一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種添加稀土元素 Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合 金力學(xué)性能的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金由于其密度低、強(qiáng)度高、耐熱性好等特點(diǎn)已經(jīng)成為汽車(chē)材料未來(lái)發(fā)展的主 要方向之一，是世界各國(guó)航空、航天等領(lǐng)域必不可少的結(jié)構(gòu)材料。雖然鎂合金的強(qiáng)度、彈性 模量比鋁合金、合金鋼低，但其比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度則與鋁合金和鋼大致相 同，成為繼鋼鐵、鋁之后第三大金屬工程材料。Mg-Zn-Y系合金是重要的應(yīng)用鎂合金系列 之一，具有良好的使用強(qiáng)度和高溫力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)和汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱殼體 上。在Mg-Zn系合金中加入少量的稀土元素 Y可以提高鎂合金在室溫和高溫下的機(jī)械性 能，同時(shí)可改善其抗腐蝕性能，Y可以在鎂合金中析出強(qiáng)化相，在Mg-Zn-Y合金中的主要 相組成為：Z 相（Mg3YZn6)、W 相（Mg3Y2Zn3)和 X 相（Mg12YZn)。Tb 是 Ce 族稀土元 素里在鎂基體中固溶度最大的元素，并且在熔煉澆鑄過(guò)程中固溶度隨溫度降低而降低，具 有比Nd更高的固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種添加稀土元素 Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力 學(xué)性能的工藝，力學(xué)性能更好和金相組織顆粒細(xì)化，以克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種添加稀土元素 Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能 的工藝，包括以下步驟： (1) 配料：純鎂錠、6%Zr、l. 5%Y、0. 8%Zn，所添加稀土元素 Tb為1~3% ; (2) 熔煉鑄造：將配好的原材料放入不銹鋼坩堝中，升溫至780~800 °C，觀(guān)測(cè)到合金 完全熔化，合金液表面發(fā)亮?xí)r保溫3min，澆鑄至底注式鑄模中，自然冷卻。
[0005] 所述步驟（1)中采用 Mg-30. l%Zr、Mg-29. 77%Tb、Mg-71. 47%Y 中間合金配料。
[0006] 所述步驟（1)中所添加稀土元素 Tb為2%。
[0007] 所述步驟（2)中采用在氬氣保護(hù)下熔煉。
[0008] 所述步驟（2)中采用采用中頻爐熔煉。
[0009] 本發(fā)明有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，效果如下： (1)在Mg-6Zn-1.5Y-0. 8Zr合金中添加 Tb元素后，Tb替代出得Y元素越多，析出的強(qiáng) 化相Mg3(TbY) Zn6越多，合金晶粒有明顯的細(xì)化現(xiàn)象，并且Tb元素添加為2%時(shí)，晶粒細(xì)化 效果最顯著。
[0010] (2) Tb的添加量對(duì)合金力學(xué)性能有一定的影響，在稀土元素 Tb添加量為2%時(shí)合 金的最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到21 IMPa和伸長(zhǎng)率6. 7%，都達(dá)到最高。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 一種添加稀土元素 Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝，包括以下步驟： (1) 配料：純鎂錠、6%Zr、l. 5%Y、0. 8%Zn，所添加稀土元素 Tb為1~3% ; (2) 熔煉鑄造：將配好的原材料放入不銹鋼坩堝中，升溫至780~800 °C，觀(guān)測(cè)到合金 完全熔化，合金液表面發(fā)亮?xí)r保溫3min，澆鑄至底注式鑄模中，自然冷卻。
[0012] 所述步驟（1)中采用 Mg-30. l%Zr、Mg-29. 77%Tb、Mg-71. 47%Y 中間合金配料。
[0013] 所述步驟（1)中所添加稀土元素 Tb為2%。
[0014] 所述步驟（2)中采用在氬氣保護(hù)下熔煉。
[0015] 所述步驟（2)中采用采用中頻爐熔煉。
[0016] 采用上述一種添加稀土元素 Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝，可以得出 不同Tb含量對(duì)Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的影響，如表1所示，由表1可以看出，含量為2% 的Tb對(duì)合金的力學(xué)性能較好，最大抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率相對(duì)其他含量都是最高的，這是因?yàn)?隨著Tb元素的加入，一方面Tb元素起到細(xì)晶強(qiáng)化作用，另一方面Tb替代出得Y元素越 多，析出的強(qiáng)化相Mg 3( TbY) Zn6越多，起到了析出強(qiáng)化作用，從而使得合金力學(xué)性能得到 提高；而隨著Tb元素的繼續(xù)添加，含量為3%的Tb的合金晶粒粗化嚴(yán)重，導(dǎo)致力學(xué)性能變 差，從表1中也可以看出稀土元素3%的Tb的合金的最大抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率值都出現(xiàn)了下 降，屈服強(qiáng)度隨著Tb元素含量的增加呈現(xiàn)出緩慢遞增的趨勢(shì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝，其特征在于：包括以 下步驟： (1) 配料：純鎂錠、6%Zr、l. 5%Y、0. 8%Zn，所添加稀土元素Tb為1~3% ; (2) 熔煉鑄造：將配好的原材料放入不銹鋼坩堝中，升溫至780~800 °C，觀(guān)測(cè)到合金 完全熔化，合金液表面發(fā)亮?xí)r保溫3min，澆鑄至底注式鑄模中，自然冷卻。2. 如權(quán)利要求1所述的一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝， 其特征在于：所述步驟（1)中采用Mg-30.l%Zr、Mg-29. 77%Tb、Mg-71. 47%Y中間合金配料。3. 如權(quán)利要求1所述的一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝， 其特征在于：所述步驟（1)中所添加稀土元素Tb為2%。4. 如權(quán)利要求1所述的一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝， 其特征在于：所述步驟（2)中采用在氬氣保護(hù)下熔煉。5. 如權(quán)利要求1所述的一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝， 其特征在于：所述步驟（2)中采用采用中頻爐熔煉。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種添加稀土元素Tb改善Mg-Zn-Zr-Y合金力學(xué)性能的工藝，本發(fā)明采用向Mg-Zn-Zr-Y合金添加稀土元素Tb,合金晶粒有明顯的細(xì)化現(xiàn)象,合金力學(xué)性能明顯提高，特別是添加2%的稀土元素Tb時(shí)，晶粒細(xì)化最顯著，力學(xué)性能最佳，最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到211MPa和伸長(zhǎng)率6.7%。
【IPC分類(lèi)】C22C23/00, C22C1/03
【公開(kāi)號(hào)】CN105483409
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410515504
【發(fā)明人】支欣
【申請(qǐng)人】支欣
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月30日