專利名稱：強(qiáng)化az系鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化AZ系鎂合金，本發(fā)明還提供了該種強(qiáng)化鎂合金的制備方法， 屬金屬材料及冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕質(zhì)的商用金屬工程結(jié)構(gòu)材料，因其具有比重輕、比強(qiáng)度比剛度高、 阻尼減振降燥能力強(qiáng)、液態(tài)成型性能優(yōu)越、能屏蔽電磁輻射、易于回收利用等顯著優(yōu)點(diǎn)，使其特別適合于汽車(chē)、摩托車(chē)等交通工具和計(jì)算機(jī)、通訊、儀器儀表、家電、輕工、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色結(jié)構(gòu)材料”。變形鎂合金與鑄造鎂合金相比具有更高的強(qiáng)度、更好的塑韌性和優(yōu)良的綜合性能，更適合于制造大型結(jié)構(gòu)件和滿足結(jié)構(gòu)多樣化的要求。變形鎂合金中最常用的合金系是以Mg-Al為基礎(chǔ)的Mg-Al-Si系，Mg-Al-Si系鎂合金是目前塑性成型性、力學(xué)性能和綜合性能等指標(biāo)均較好的變形鎂合金體系，得到了工業(yè)界的廣泛重視，但其強(qiáng)度和塑性仍然是限制其廣泛應(yīng)用的最大阻礙。由于目前的AZ系鎂合金中合金元素含量較低，在常溫下基本都是以固溶形式存在，形成Mg17Al12第二相的量又非常少，因此不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。而細(xì)晶強(qiáng)化可以在改善鎂合金的塑性成形性的同時(shí)提高其強(qiáng)度，是目前用于提高AZ系鎂合金性能的主要方法。目前，AZ系鎂合金研究較多的強(qiáng)化劑有碳(C)、鈣(Ca)、稀土(RE)、鍶(Sr)等，主要通過(guò)添加一種或幾種元素來(lái)改善其組織，從而達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。目前的研究結(jié)果表明當(dāng)Sr添加量達(dá)到1%時(shí)，室溫下合金的屈服強(qiáng)度有所提高，但拉伸性能和延伸率均減小；而 Sr添加量增大，合金高溫下的機(jī)械性能也提高，但拉伸性能和延伸率仍然會(huì)減小。因此業(yè)內(nèi)人士希望尋找到一種既能提高AZ系鎂合金的屈服強(qiáng)度，又能提高AZ系鎂合金的塑性(即抗拉強(qiáng)度和延伸率)的強(qiáng)化AZ系鎂合金及其制造方法從而推動(dòng)AZ系鎂合金的工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種Sr的含量小，但是強(qiáng)度高、塑性高的強(qiáng)化AZ系鎂合金，本發(fā)明還提供了該種強(qiáng)化鎂合金的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種強(qiáng)化AZ系鎂合金，該合金按重量百分比由以下組分組成:A1 3. 4%-6. 5%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 015-0. 206%，余量為 Mg。本發(fā)明的強(qiáng)化AZ系鎂合金的屈服強(qiáng)度、延伸率、抗拉強(qiáng)度均提高了。作為優(yōu)選該合金按重量百分比由以下組分組成A1 5. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%，Sr 0. 105%，余量為Mg。這種配比的強(qiáng)化AZ系鎂合金的屈服強(qiáng)度、延伸率、抗拉強(qiáng)度均得到了顯著的提高。本發(fā)明的Al-Sr強(qiáng)化AZ系鎂合金的制備方法為按照以下步驟完成
a)熔煉制錠將AZ系鎂合金母合金放入250-350°C下預(yù)熱的坩堝中待熔化后升溫至 700-800°C，打渣，去除漂浮在熔融液表面的雜質(zhì)，然后在熔融液表面均勻撒上二號(hào)溶劑保護(hù)；然后再將在250-350°C下預(yù)熱20 30分鐘的Al-Sr中間合金用打渣瓢迅速壓入熔融液的液面下，保溫靜置4-6分鐘，攪拌混合均勻，再靜置50-70分鐘；靜置后再打渣，并澆鑄入預(yù)熱到250-350°C的鐵質(zhì)模具中得到鑄錠，澆注溫度為650-700°C ；
b)均勻化將步驟a)得到的鑄錠在410 420°C溫度下，保溫10-14小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理，然后冷卻至室溫得到的合金錠；
c)熱擠壓將步驟b)得到的合金錠在250-350°C溫度下預(yù)熱2小時(shí)后進(jìn)行熱擠壓得到強(qiáng)化AZ系鎂合金，擠壓溫度為300-350°C，擠壓速度為4 6m/min，擠壓比為25_30%。本發(fā)明采用添加Al-Sr中間合金強(qiáng)化AZ系鎂合金的機(jī)理在于一方面，Al在鎂中主要表現(xiàn)了固溶強(qiáng)化及時(shí)效強(qiáng)化作用，Al在鎂中的溶解度隨溫度降低而下降，當(dāng)合金凝固時(shí)過(guò)飽和固溶體中析出彌散、平衡的β-Mg17Al1JS化相，提高鎂合金的強(qiáng)度。另一方面，鍶的原子半徑比鎂大15，RMg=l. 60), Sr在鎂合金中的固溶度低，凝固過(guò)程中鍶會(huì)在固一液界面富集，影響了晶粒的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，從而使晶粒細(xì)化，從而提高合金強(qiáng)度。因此，由于Sr元素對(duì)合金的晶粒細(xì)化作用和Al元素的強(qiáng)化作用，使得當(dāng)Sr含量?jī)H為 0. 015%-0. 206%的情況下合金的強(qiáng)度和塑性均有所提高。在上述技術(shù)方案中所述AZ系鎂合金母合金為AZ31鎂合金錠，且其按重量百分比由以下組分組成:A1 3. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%，余量為Mg。在上述技術(shù)方案中所述Al-Sr中間合金中，Al的含量為89. 5%，Sr的含量為 10. 5%ο本發(fā)明的有益效果是提出了添加Al-Sr中間合金強(qiáng)化AZ系鎂合金的方法，通過(guò)熔煉制錠一均勻化處理一熱擠壓等步驟制備出的AZ系鎂合金，該方法得到的添加了 Al-Sr 中間合金的AZ系變形鎂合金具有較高強(qiáng)度的同時(shí)有很好的塑性，具有良好的應(yīng)用前景。說(shuō)明書(shū)附圖


圖1合金鑄態(tài)組織a)對(duì)比合金；b)實(shí)施例1 ；c)實(shí)施例2 ；d)實(shí)施例3 ；e)實(shí)施例4 ； f)實(shí)施例5 ；
圖2實(shí)施例5和6中得到的合金中粗大的Al4Sr相；
圖3合金拉伸端口 SEM形貌a)對(duì)比合金；b)實(shí)施例1 ；c)實(shí)施例2 ；d)實(shí)施例3 ；e) 實(shí)施例4 ；f)實(shí)施例5。其中對(duì)比合金為由AZ31鎂合金(其組分為Al 3. 2%, Zn 1. 2%, Mn 0.4%，余量為 Mg。)經(jīng)過(guò)熔煉制錠-均勻化以及熱擠壓的步驟，但是在熔煉制錠的過(guò)程中不添加Al-Sr中間合金后得到的合金。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
表權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化AZ系鎂合金，其特征在于該合金按重量百分比由以下組分組成A1 3. 4%-6. 5%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 015-0. 206%，余量為 Mg。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化AZ系鎂合金，其特征在于該合金按重量百分比由以下組分組成:A1 5. 2%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 105%，余量為 Mg。
3.一種制備強(qiáng)化AZ系鎂合金的方法，其特征在于，按照以下步驟完成a)熔煉制錠將AZ系鎂合金母合金放入在250-350°C下預(yù)熱的坩堝中待熔化后升溫至700-80(TC，打渣，去除漂浮在熔融液表面的雜質(zhì)，然后在熔融液表面均勻撒上二號(hào)溶劑保護(hù)；然后再將在250-350°C下預(yù)熱20 30分鐘的Al-Sr中間合金用打渣瓢迅速壓入熔融液的液面下，保溫靜置4-6分鐘，攪拌混合均勻，再靜置50-70分鐘；再打渣，并澆鑄入預(yù)熱到250-350°C的鐵質(zhì)模具中得到鑄錠，澆注溫度為650-700°C ；b)均勻化將步驟a)得到的鑄錠在410 420°C溫度下，保溫10-14小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理，然后冷卻至室溫得到的合金錠；c)熱擠壓將步驟b)得到的合金錠在250-350°C溫度下預(yù)熱2小時(shí)后進(jìn)行熱擠壓得到強(qiáng)化AZ系鎂合金，擠壓溫度為300-350°C，擠壓速度為4 6m/min，擠壓比為25_30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備強(qiáng)化AZ系鎂合金的方法，其特征在于所述AZ系鎂合金母合金為AZ31鎂合金錠，且其按重量百分比由以下組分組成A1 3. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%， 余量為Mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備強(qiáng)化AZ系鎂合金的方法，其特征在于所述Al-Sr中間合金中，Al的含量為89. 5%，Sr的含量為10. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Al-Sr強(qiáng)化AZ系鎂合金及其制備方法，合金成分按重量百分比由以下成分組成Al3.4～6.5%，Zn1.2%，Mn0.4%，Sr0.015～0.206%，余量為Mg。該方法以AZ31鎂合金為母合金，通過(guò)在其中加入Al-Sr中間合金來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法主要步驟為熔煉制錠-均勻化-熱擠壓。該方法得到的添加了Al-Sr中間合金的AZ系變形鎂合金具有較高強(qiáng)度的同時(shí)有很好的塑性，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C22F1/06GK102418020SQ20111039312
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者姜山, 姜愛(ài)民, 李 權(quán), 楊明波, 潘復(fù)生, 程仁菊, 蔣顯全, 薛雯娟, 鐘秋鑫 申請(qǐng)人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院