一种高强韧稀土耐热镁合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113073244A(43)申请公布日2021.07.06(21)申请号202110294891.6(22)申请日2021.03.19(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市学院路3号(72)发明人于建民张治民李兆灿王强李国俊张紫薇(74)专利代理机构厦门市天富勤知识产权代理事务所(普通合伙)35244代理人唐绍烈(51)Int.Cl.C22C23/06(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种高强韧稀土耐热镁合金及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高强韧稀土耐热镁合金，其化学组分按质量百分数包括：8.0～10.8％Gd、3.1～4.0％Y、1.8～2.2％Zn、0.4～0.5％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。并公开了其制备方法，步骤依次包括：(1)制备镁合金铸棒；(2)棒料的均匀化：采用分级均匀化制度，将镁合金棒料加热并保温,然后升温再加热、保温进行均匀化处理；(3)镦挤复合变形：将棒料放入加热的镦挤复合模具中，经多次循环镦挤后得到高强韧变形态稀土耐热镁合金材料；(4)固溶、时效处理：热处理采用固溶时效处理并保温，出炉后采用热水淬火；待冷却到室温后进行时效并保温。本案制备出的镁合金质量好，相对市场一般镁合金来说具备更为明显的高抗拉强度和高延伸率。CN113073244ACN113073244A权利要求书1/2页1.一种高强韧稀土耐热镁合金，其特征在于，其化学组分按质量百分数包括：8.0～10.8％Gd、3.1～4.0％Y、1.8～2.2％Zn、0.4～0.5％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。2.如权利要求1所述一种高强韧稀土耐热镁合金，其特征在于，所述高强韧稀土耐热镁合金的化学组分按质量百分数为：10.0％Gd、3.6％Y、2％Zn、0.5％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。3.如权利要求1所述一种高强韧稀土耐热镁合金，其特征在于，所述高强韧稀土耐热镁合金的化学组分按质量百分数为：8.4％Gd、3.4％Y、2％Zn、0.4％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。4.如权利要求1所述一种高强韧稀土耐热镁合金，其特征在于，所述高强韧稀土耐热镁合金的化学组分按质量百分数为：9.2％Gd、3.1％Y、1.8％Zn、0.5％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。5.如权利要求1至4任一所述一种高强韧稀土耐热镁合金，其特征在于，所述杂质元素包括Fe、Ni、Cu和Si，所述杂质元素占合金质量百分数分别为：Fe≤0.004％，Ni≤0.01％，Cu≤0.01％，Si≤0.01％。6.一种高强韧稀土耐热镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备镁合金铸棒：首先按上述质量百分数设计合金元素配比材料，采用半连续铸造制备镁合金铸棒，待室温冷却后机加工成棒料；(2)棒料的均匀化：采用分级均匀化制度，将镁合金棒料升温到300℃，保温4h,然后升温到525℃，保温8h进行均匀化处理；(3)镦挤复合变形：将棒料放入加热的镦挤复合模具中，镦挤复合模具的加热温度为420～450℃，挤压比设置为1.95，挤压速度为2～4mm/s，经多道次循环镦挤后得到高强韧变形态稀土耐热镁合金材料；(4)固溶、时效处理：热处理采用固溶时效处理，固溶温度设定为400℃，保温8h，出炉后采用80℃热水淬火；待冷却到室温后进行时效处理，时效温度225℃，保温时间为16h。7.如权利要求6所述的一种高强韧稀土耐热镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体步骤包括：(1.1)纯镁的熔化：采用电阻炉对合金进行熔炼，先将坩埚加热到800℃，然后在坩埚底部均匀铺上一层覆盖剂，放上纯镁块，并在上面同样撒上覆盖剂进行保护；(1.2)合金元素的添加：纯镁熔化后，直接将熔体升温至800℃，放入纯Y，并在800℃下保温，当Y全部熔化后，在760‑780℃依次加入Mg‑Gd和Mg‑Zr中间合金，最后在750℃放入纯Zn；(1.3)搅拌：待合金元素全部熔化后，将熔体在750℃保温，用预热好的扒渣勺扒除熔体表面浮渣后进行搅拌，搅拌过程中主要采用上下翻滚的方式；(1.4)精炼：搅拌结束后，将熔体静置3‑5min，待温度稳定后在750℃时进行氩气保护精炼，精炼时间为3‑5min；(1.5)半连续铸造：精炼结束后静置10min，在750℃下将镁合金熔体通过引流槽导入结晶器中，此时引导杆封住结晶器的底部，形成单开口空间，镁合金熔体会在其中完成初始凝固；待镁合金熔体液面稳定且形成一定厚度的凝固坯壳后，启动电动机带动引导杆向下运动，同时结晶器上部不断注入镁合金熔体；待铸棒达到一定的长度后，停止铸造过程，得到2CN