一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板及其制备方法与流程

1.本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板及其制备方法。


背景技术：

2.镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。随着科学技术的进步，因镁合金具有抗蚀性好、导热性能和强度尤为突出等优点，因此镁合金材料逐渐替代传统的钢材料，镁合金是交通、航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的轻金属结构材料。
3.专利申请号为cn202010060010.x的专利，其在说明书中记载有“所述镁合金材料由以下质量分数成分组成：zn：1.0％～5.0％，al：《0.6％，mn：《1.0％，al和mn均不为0，余量为镁和不可避免的杂质，或zn：1.0％～5.0％，mn：1.0％～4.0％，sr：0.2％～1.5％，余量为镁和不可避免的杂质。本发明制备的建筑模板用镁合金强度高，塑性好，各向异性弱，加工变形性能好，抗冲击性能好，受力更均匀，在施工过程中，能避免因被水泥挤压，出现区域裂纹，具有较好的脱模性能，满足建筑模板性能要求”，上述专利文件所制备的镁合金板虽然具有一定的抗拉强度性能，但是其抗拉强度效果不佳，同时，其缺少优异的屈服强度和延伸率，无法满足轻量化在轻轨车上的应用，影响了所制备的镁合金板的性能及质量。
4.综上所述，研发一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板及其制备方法，仍是合金材料技术领域中急需解决的关键问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板及其制备方法，本发明所制备的镁合金板不仅具有优异的抗拉强度，而且还具有良好的延伸率，同时，具有良好的屈服强度，可以满足轻量化的需求，不易出现区域裂纹，能够应用在轻轨车侧墙外；使得所制备的镁合金板的质量得到有效地提高与改善。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.本发明的第一方面：提供了一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)分别取镁75-95份、锌4-6份、锰2-4份、稀土3-5份、硅3-7份，备用；
9.(2)将镁置于熔化炉中，在第一保护气体的保护下熔化，获得镁溶液；
10.(3)将锌、锰、稀土和硅于熔炼炉内熔化，通入第二保护气体，加入镁溶液，调整熔炼炉温度，并再搅拌20-25min，获得混合液；
11.(4)将混合液通过结晶器进行铸造得到铸锭，将铸锭均匀化退火处理，冷却后进行铣面，然后挤压水冷形成板材；
12.(5)将板材在400-420℃下，保温12-14h后退火，再经过水冷后，制得镁合金板。
13.本发明进一步的设置为：在步骤(1)中，所述的稀土为镱、钐和钕的混合物，所述的混合物中镱、钐和钕的质量比为1:1:1.2。
14.本发明进一步的设置为：在步骤(2)中，所述的第一保护气体为氦气。
15.本发明进一步的设置为：在步骤(2)中，所述的熔化炉的温度为760-770℃。
16.本发明进一步的设置为：在步骤(3)中，所述的熔炼炉的温度为800-820℃。
17.本发明进一步的设置为：在步骤(3)中，所述的第二保护气体为氩气。
18.本发明进一步的设置为：在步骤(3)中，所述的调整是将熔炼炉降低至740℃，降温速度为20℃/h。
19.本发明进一步的设置为：在步骤(4)中，所述的退火的温度为570-580℃，保温时间为8-10h。
20.本发明的第二方面：还提供了一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板，使用上述的一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板的制备方法制成。
21.有益效果
22.采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
23.本发明通过加入锌、锰、硅与镁熔合制备镁合金板，并在制备过程中加入稀土，使得所制备的镁合金板不仅具有优异的抗拉强度，而且还具有良好的延伸率，同时，具有良好的屈服强度，可以满足轻量化的需求，不易出现区域裂纹，能够应用在轻轨车侧墙外，具有广泛的应用前景。
附图说明
24.图1为本发明性能检测中镁合金板的抗拉强度的统计图；
25.图2为本发明性能检测中镁合金板的延伸率的统计图；
26.图3为本发明性能检测中镁合金板的屈服强度的统计图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
29.实施例1
30.本发明提供了一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板的制备方法，包括以下步骤：
31.(1)分别取镁75份、锌4份、锰2份、稀土3份、硅3份，备用。
32.进一步的，稀土为镱、钐和钕的混合物，所述的混合物中镱、钐和钕的质量比为1:1:1.2。
33.(2)将镁置于熔化炉中，在第一保护气体的保护下熔化，获得镁溶液。
34.进一步的，第一保护气体为氦气。
35.进一步的，熔化炉的温度为760℃。
36.(3)将锌、锰、稀土和硅于熔炼炉内熔化，通入第二保护气体，加入镁溶液，调整熔炼炉温度，并再搅拌20min，获得混合液。
37.进一步的，熔炼炉的温度为800℃。
38.进一步的，第二保护气体为氩气。
39.进一步的，调整是将熔炼炉降低至740℃，降温速度为20℃/h。
40.(4)将混合液通过结晶器进行铸造得到铸锭，将铸锭均匀化退火处理，冷却后进行铣面，然后挤压水冷形成板材。
41.进一步的，退火的温度为570℃，保温时间为8h。
42.(5)将板材在400℃下，保温12h后退火，再经过水冷后，制得镁合金板。
43.实施例2
44.本发明提供了一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)分别取镁80份、锌5份、锰3份、稀土4份、硅5份，备用。
46.进一步的，稀土为镱、钐和钕的混合物，所述的混合物中镱、钐和钕的质量比为1:1:1.2。
47.(2)将镁置于熔化炉中，在第一保护气体的保护下熔化，获得镁溶液。
48.进一步的，第一保护气体为氦气。
49.进一步的，熔化炉的温度为765℃。
50.(3)将锌、锰、稀土和硅于熔炼炉内熔化，通入第二保护气体，加入镁溶液，调整熔炼炉温度，并再搅拌22min，获得混合液。
51.进一步的，熔炼炉的温度为810℃。
52.进一步的，第二保护气体为氩气。
53.进一步的，调整是将熔炼炉降低至740℃，降温速度为20℃/h。
54.(4)将混合液通过结晶器进行铸造得到铸锭，将铸锭均匀化退火处理，冷却后进行铣面，然后挤压水冷形成板材。
55.进一步的，退火的温度为575℃，保温时间为9h。
56.(5)将板材在410℃下，保温13h后退火，再经过水冷后，制得镁合金板。
57.实施例3
58.本发明提供了一种轻轨车多功能轻量化侧墙外镁合金板的制备方法，包括以下步骤：
59.(1)分别取镁95份、锌6份、锰4份、稀土5份、硅7份，备用。
60.进一步的，稀土为镱、钐和钕的混合物，所述的混合物中镱、钐和钕的质量比为1:1:1.2。
61.(2)将镁置于熔化炉中，在第一保护气体的保护下熔化，获得镁溶液。
62.进一步的，第一保护气体为氦气。
63.进一步的，熔化炉的温度为770℃。
64.(3)将锌、锰、稀土和硅于熔炼炉内熔化，通入第二保护气体，加入镁溶液，调整熔炼炉温度，并再搅拌25min，获得混合液。
65.进一步的，熔炼炉的温度为820℃。
66.进一步的，第二保护气体为氩气。
67.进一步的，调整是将熔炼炉降低至740℃，降温速度为20℃/h。
68.(4)将混合液通过结晶器进行铸造得到铸锭，将铸锭均匀化退火处理，冷却后进行铣面，然后挤压水冷形成板材。
69.进一步的，退火的温度为580℃，保温时间为10h。
70.(5)将板材在420℃下，保温14h后退火，再经过水冷后，制得镁合金板。
71.性能测试
72.采用实施例1、实施例2和实施例3的方法分别制备镁合金板，作为实验1组、实验2组和实验3组，按照专利申请号为cn202010060010.x的方法制备镁合金板，作为对照1组，再取市售的az91d镁合金(货号bc)，作为对照2组。
73.1、按照检测标准gb/t 5154-2010分别对上述各镁合金板的抗拉强度和延伸率进行检测，将所得测试结果记录于表1；
74.表1：镁合金板的检测记录表
[0075][0076][0077]
由表1和图1-2可知，与对照组(对照1组和对照2组)相比，实验组(实验1组、实验2组和实验3组)的抗拉强度和延伸率均明显优于对照组(p＜0.05)，而各实验组之间的抗拉强度和延伸率差异并不明显(p＞0.05)，本发明所制备的镁合金板不仅具有优异的抗拉强度，而且还具有良好的延伸率。
[0078]
2、按照检测标准gb/t 5154-2022别对上述各镁合金板的屈服强度进行检测，将所得测试结果记录于表2；
[0079]
表2：镁合金板的检测记录表
[0080]
组别n屈服强度(mpa)实验1组10285实验2组10280实验3组10280对照1组10265对照2组10200
[0081]
由表1和图3可知，与对照组(对照1组和对照2组)相比，实验组(实验1组、实验2组和实验3组)的屈服强度均明显优于对照组(p＜0.05)，而各实验组之间的屈服强度差异并不明显(p＞0.05)，本发明所制备的镁合金板具有良好的屈服强度，可以满足轻量化的需
求，不易出现区域裂纹。
[0082]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。