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专利摘要

一种高强韧Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr变形镁合金及其制备方法，涉及一种高强韧稀土镁合金及其制备方法。为了解决高强稀土镁合金的强度与塑性呈现倒置关系的问题。制备方法：称取原料采用半连续铸造得到铸锭，铸锭依次进行均匀化处理、淬火、挤压变形，时效处理，在进行挤压时高压空气作用在出料通道或出料口上，以及和挤压棒上，能够实现对样品表面的快速冷却，以限制合金中再结晶晶粒和动态析出相的粗化，显著提高合金细晶强化与析出强化双增强效应。本发明高强韧Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr变形镁合金合金现有高强稀土镁合金的强度与塑性呈现倒置关系的问题，合金的强度提高的同时延伸率显著提高。本发明适用于制备镁合金。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202111434348.8
申请日期:
2021-11-29
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
C22F1/06 ; C22C1/03 ; B22D11/00
发明/设计人:
徐超，张明全，左静，王桂松，王晓军，唐光泽，赵德利，郭伟，耿林
权利要求: 1.一种高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法按照以下步骤进行：一、原材料准备：按元素和含量称取原料，采用半连续铸造得到铸锭，铸锭依次进行均匀化处理和淬火；二、挤压变形：将淬火后铸锭预热，然后置于挤压装置内进行挤压；步骤二所述挤压工艺为：挤压温度为300～450℃，挤压比为(5～25):1，挤压速率为0.1～5mm/s，在进行挤压时向高压输气管道(2)通入高压空气；所述挤压装置由模具(4)和套筒(3)构成；套筒(3)的下端设置在模具(4)内且与模具(4)的内壁间隙配合，套筒(3)中心设置有轴向的出料通道(1)，出料通道(1)的四周设置有高压输气管道(2)，高压输气管道(2)的进气口设置在套筒(3)的外侧面上，高压输气管道(2)的出气口设置在出料通道(1)的下部内壁上；三、时效处理：对步骤二所得挤压得到的变形合金进行人工时效处理，即完成。2.根据权利要求1所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤一所述高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金中的元素和含量为：Gd：4.0-16.0wt.％，Y：3.0-16.0wt.％，Zr：0.1-1.0wt.％，Zn：1.0-3.0wt.％，Mg为余量，Gd和Y的总量为7～20wt.％。3.根据权利要求1所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤一所述均匀化处理的工艺为：在Ar气气氛中和510℃条件下保温12h；步骤一所述淬火的工艺为：在80℃的水中进行淬火；步骤一所述半连续铸造的具体工艺为：称取纯Mg锭、纯Zn锭，Mg-30％Gd、Mg-30％Y、Mg-25％Zr中间合金作为原料，首先将纯Mg锭、纯Zn锭放入坩埚，熔炼炉设定温度为800℃，并通入SF6和CO2混合保护气体，当纯Mg锭与纯Zn锭完全熔化后，依次加入Mg-30％Gd、Mg-30％Y以及Mg-25％Zr中间合金，待中间合金全部熔化后，将熔炼炉温度降至760℃，去掉熔体表面浮渣，搅拌均匀，然后在760℃下静置5分钟，静置结束后对坩埚进行水冷，然后脱模，得到镁合金铸锭。4.根据权利要求1所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤二所述预热温度与挤压时温度相同。5.根据权利要求1所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤三所述人工时效处理工艺为：在200℃下保温28h。6.一种高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法按照以下步骤进行：一、原材料准备：按元素和含量称取原料，采用半连续铸造得到铸锭，铸锭依次进行均匀化处理和淬火；二、挤压变形：将淬火后铸锭预热，然后置于挤压装置内进行挤压；步骤二所述挤压工艺为：挤压温度为300～450℃，挤压比为(5～25):1，挤压速率为0.1～5mm/s，在进行挤压时利用高压空气对模具出料口和模具出料口处的挤压棒冷却；所述挤压装置由压头(6)、挤压模具(7)和高压输气管道(9)构成；挤压模具(7)上端为敞口，压头(6)下端设置在挤压模具(7)的敞口内，挤压模具(7)下端面设置有出料口；数个高压输气管道(9)设置在挤压模具(7)的出料口周围；三、时效处理：对步骤二所得挤压得到的变形合金进行人工时效处理，即完成。7.根据权利要求6所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤一所述高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金中的元素和含量为：Gd：4.0-16.0wt.％，Y：3.0-16.0wt.％，Zr：0.1-1.0wt.％，Zn：1.0-3.0wt.％，Mg为余量，Gd和Y的总量为7～20wt.％。8.根据权利要求6所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤一所述均匀化处理的工艺为：在Ar气气氛中和510℃条件下保温12h；步骤一所述淬火的工艺为：在80℃的水中进行淬火；步骤一所述半连续铸造的具体工艺为：称取纯Mg锭、纯Zn锭，Mg-30％Gd、Mg-30％Y、Mg-25％Zr中间合金作为原料，首先将纯Mg锭、纯Zn锭放入坩埚，熔炼炉设定温度为800℃，并通入SF6和CO2混合保护气体，当纯Mg锭与纯Zn锭完全熔化后，依次加入Mg-30％Gd、Mg-30％Y以及Mg-25％Zr中间合金，待中间合金全部熔化后，将熔炼炉温度降至760℃，去掉熔体表面浮渣，搅拌均匀，然后在760℃下静置5分钟，静置结束后对坩埚进行水冷，然后脱模，得到镁合金铸锭。9.根据权利要求6所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤二所述预热温度与挤压时温度相同。10.根据权利要求6所述的高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金的制备方法，其特征在于：步骤三所述人工时效处理工艺为：在200℃下保温28h。