一种高性能易锻造的镁合金材料及制备方法与流程

1.本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种高性能易锻造的镁合金材料及制备方法。


背景技术：

2.镁合金被誉为“21世纪绿色结构材料”，在交通运输、通讯仪器、轻工、航空、军工等领域具备广泛的应用前景。目前镁合金在汽车工业中的应用以每年15％～20％的速度快速增加，远高于其他金属材料。但其受制于塑形变形能力差和强度较低的缺陷，实际应用方面较铝合金及钢铁材料相距较大，尤其高温性能下降过大，严重限制了其应用。所以提高镁合金强度，开发新型高强度镁合金应用材料是镁合金研究中必须解决的问题。目前国内外研究方向倾向于稀土元素合金化、快速凝固技术、大塑形变形及复合材料方面，以期获得高强/超高强镁合金材料。


技术实现要素：

3.本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种高性能易锻造的镁合金材料及制备方法，其力学性能较高，抗拉强度可达到500mpa以上。
4.本发明的技术解决方案是：本发明为一种高性能易锻造的镁合金材料，其特殊之处在于：所述镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：y元素：7.0％
‑
10.0％，cd元素：0.5％
‑
1.5％，ce/la：3.0％
‑
4.0％，其余为镁元素。
5.进一步的，y元素为mg
‑
y中间合金。
6.进一步的，cd元素为mg
‑
cd中间合金。
7.进一步的，ce/la元素为mg
‑
ce/la复合中间合金。
8.进一步的，mg元素为纯元素。
9.一种制备上述的高性能易锻造的镁合金材料的方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括以下步骤：
10.1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，合金铸锭含y元素：7.0％
‑
10.0％，cd元素：0.5％
‑
1.5％，ce/la：3.0％
‑
4.0％，其余为镁元素；
11.2)铸锭退火：对铸锭进行均质化处理：均质化温度：380℃
‑
420℃，时间：10
‑
12h；水淬；
12.3)锻造。
13.进一步的，步骤1)中的熔炼工艺如下：炉内通入保护气：sf6 co2，sf6体积占比为：0.05
‑
1％，其余为co2，加热功率10
‑
20kw预加热10
‑
25分钟后，加热功率15
‑
35kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30
‑
35kw保温20
‑
40分钟，再以加热功率10
‑
20kw降温15
‑
30分钟至浇注温度，浇铸温度：670℃
‑
730℃，然后浇注。
14.进一步的，步骤中3)锻造的具体步骤如下：
15.铸锭加热时间：d
÷
1.0mm/min(d为铸锭直径，单位mm)；
16.铸锭加热温度：350
‑
400℃；
17.锻造模具温度：220
‑
280℃；
18.锻造比：3
‑
4。
19.进一步的，步骤中3)之后还包括步骤4)锻造产品的时效处理：挤压产品固溶处理温度：180℃
‑
250℃，保温时间：4
‑
10小时。
20.本发明的有益效果是：
21.1)在合金中添加7％
‑
10％的y元素以增强合金的固溶强化作用和细晶强化作用；
22.2)在合金中添加ce、la及cd元素以可以提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程，又可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力；
具体实施方式
23.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
24.实施例1
25.本发明的高性能易锻造的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，y元素：7.5％，cd元素：0.6％，ce/la元素：3.5％。
26.其制备方法如下：
27.1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：sf6 co2，sf6体积占比为：0.7％，其余为co2，加热功率15kw预加热13分钟后，加热功率25kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30kw保温25分钟，再以加热功率12kw降温15分钟至浇注温度，浇铸温度：720℃，然后浇注；
28.2)铸锭退火：对铸锭进行均质化处理：均质化温度：380℃，时间：10h；水淬；
29.3)锻造：
30.铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度380℃，到温后保温时间300min；
31.锻造模具温度：230℃；
32.锻造过程中锻造比为3；
33.4)锻造产品的时效处理：
34.挤压产品固溶处理温度：180℃，保温时间：10小时。
35.得到的高性能易锻造的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
36.状态抗拉强度/mpa屈服强度/mpa延伸率/％铸锭未退火3763216铸锭退火3953608锻造产品48742312时效处理50744915
37.实施例2
38.本发明的高性能易锻造的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，y元素：8.5％，cd元素：1.0％，ce/la元素：3.6％。
39.其制备方法如下：
40.1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：sf6 co2，sf6体积占比为：0.9％，其余为co2，加热功率18kw预加热10分钟后，加热功率30kw加热
至溶液全熔，然后在加热功率32kw保温30分钟，再以加热功率18kw降温20分钟至浇注温度，浇铸温度：730℃，然后浇注；
41.2)铸锭退火：
42.对铸锭进行均质化处理：均质化温度：390℃，时间：10h；水淬；
43.3)锻造：
44.铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度390℃，到温后保温时间300min；
45.锻造模具温度：240℃；
46.锻造过程中锻造比为3.6；
47.4)时效处理：
48.锻造产品250℃保温5小时。
49.得到的高性能易锻造的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
50.状态抗拉强度/mpa屈服强度/mpa延伸率/％铸锭未退火3963317铸锭退火4083569锻造产品49643811时效处理51147814
51.实施例3
52.本发明的高性能易锻造的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，y元素：9.5％，cd元素：1.3％，ce/la元素：3.8％。
53.其制备方法如下：
54.1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：sf6 co2，sf6体积占比为：0.3％，其余为co2，加热功率15kw预加热20分钟后，加热功率20kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30kw保温25分钟，再以加热功率12kw降温10分钟至浇注温度，浇铸温度：740℃，然后浇注；
55.2)铸锭退火：
56.对铸锭进行均质化处理：均质化温度：400℃，时间：10h；水淬；
57.3)锻造：
58.铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度400℃，到温后保温时间300min；
59.锻造模具温度：260℃；
60.锻造过程中锻造比为4；
61.4)时效处理：
62.锻造产品220℃保温6小时。
63.得到的高性能易锻造的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
64.状态抗拉强度/mpa屈服强度/mpa延伸率/％铸锭未退火4153657铸锭退火4053899锻造产品49541211时效处理52147916
65.本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
66.本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
67.以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。