專利名稱：一種對az80鎂合金進行時效熱處理的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種熱處理方法，特別是對鎂合金進行時效熱處理的方法。技術(shù)背景鎂合金密度小，比強度和比剛度高，阻尼減震性好，電磁屏蔽效果佳，且易于回收再利用，是21世紀最有前途的合金之一。鎂元素是地殼中的第六富有元素，同時也是海水中的第三富有元素，海水鎂更可稱的上是無限資源。與之形成鮮明對比的是，我國鐵礦資源數(shù)十年內(nèi)即將枯竭；銅礦資源全球告急，鋁礦資源也僅夠維持15-40年。然而，鎂合金的應用量仍遠遠落后與鋼鐵和鋁合金。材料領域還沒有任何材料像鎂這樣，其發(fā)展?jié)摿蛯嶋H應用現(xiàn)狀之間存在如此大的差異。造成這種局面的原因在于:人們的重視程度還不夠，其力學性能還不夠理想，以及抗腐蝕性能、加工技術(shù)以及價格等因素的制約。隨著能源日趨緊張和對環(huán)保要求的不斷提高，鎂合金的大規(guī)模工業(yè)化應用即將啟動。AZ80鎂合金是開發(fā)最早，應用最廣的鎂合金之一，其可通過固溶時效改善性能，傳統(tǒng)的固溶及時效處理是通過沉淀強化來改善變形鎂合金的力學性能，但是在鎂合金中原子擴散較慢，需要較長的熱處理時間來進行強化，因此傳統(tǒng)的時效時間較長。微觀組織決定著鎂合金的性能，而單一的溫度場無法實現(xiàn)對微觀組織的精確控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種時效時間短、能夠改善鎂合金微觀組織的對AZ80鎂合金進行時效熱處理的方法。本發(fā)明主要是在時效過程中引入小于材料高溫屈服強度的彈性拉應力，抑制不連續(xù)析出相的析出，促進連續(xù)析出相的析出，提高鎂合金的性能。本發(fā)明的方法如下:將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400 415°C，保溫8 12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機的拉頭上，加熱到180 220°C，并保持5 30MPa載荷，2 22h后取下空冷。Mg-Al合金中，Mg17Al12是最主要的析出相。Mg17Al12是體心立方結(jié)構(gòu)，可分為連續(xù)析出和不連續(xù)析出兩種。高溫時效時，形成兩種連續(xù)析出相。一種在晶界形核，生長過程中將形成非共格界面，與基體的結(jié)合力較差。一般長大至I 2 μ m就不再長大，為顆粒狀。另一種β相在晶內(nèi)均勻形核，初始時為球形，長大后，β相的(110)面與基體的(0001)面界面兩邊原子排列錯配度較小，因此β相在基體(0001)面上各個方向上生長，呈菱形片狀。低溫時效時，出現(xiàn)兩種不連續(xù)析出β相。其在晶界附近形核，然后向晶粒內(nèi)生長。不連續(xù)β相與基體形成共格或半共格界面，呈層片狀。一種β相與基體的基面(0001)垂直，可以有效的阻止基面上及棱錐面上位錯的滑移。另一種β相與基面(0001)平行，常常占很大比例。本發(fā)明將應力引入傳統(tǒng)時效過程中，促進了與基面垂直的析出相形核，使鎂合金的力學性能得到改善。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:1、方法簡單、有效縮短了時效處理時間，有廣泛的生產(chǎn)應用價值。
2、ΑΖ80鎂合金在彈性拉應力時效處理后，其硬度、抗拉強度和屈服強度均超過了傳統(tǒng)時效處理，其延伸率與傳統(tǒng)時效相當，拉應力的引入使鎂合金的析出更加均勻，使維氏硬度值的標準偏差減小。
3、應力抑制了沿晶界析出的層片狀不連續(xù)析出相，同時促進了菱形片狀連續(xù)析出相的析出，改善了鎂合金的力學性能。


圖1是鑄態(tài)AZ80鎂合金金相圖。圖2是經(jīng)過固溶處理后的AZ80鎂合金金相圖。圖3是經(jīng)過傳統(tǒng)時效處理后的AZ80鎂合金金相圖。圖4是本發(fā)明實施例1中經(jīng)過應力時效處理后的AZ80鎂合金金相圖。
具體實施例方式實施例1:所用AZ80 鎂合金成分為:A1:8.54% ；Ζη:0.673% ；Mn:0.316% ；Mg:余量，將上述鑄態(tài)鎂合金錠用線切割切成標準拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到4000C，保溫12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗機的拉頭上，加熱到220°C，并保持30Mpa的拉應力載荷，22h后取下空冷。如圖1所示，鑄態(tài)時AZ80鎂合金的金相圖，呈典型的枝晶形貌。如圖2所示，固溶后的鎂合金中，枝晶幾乎全部溶解，有極少量的未溶相。如圖3所示，時效后析出了大量的第二相，其中黑色針狀組織為菱形片狀連續(xù)析出相，沿晶界呈條帶狀分布的灰白色組織為層片狀不連續(xù)析出相。

如圖4所示，與圖3相比，其菱形片狀析出相數(shù)量更多，分布更均勻，沿晶界分布的層片狀不連續(xù)析出相條帶明顯變窄，這說明應力促進了連續(xù)析出相的形核與長大。室溫拉伸性能測試顯示，與傳統(tǒng)時效相比，本發(fā)明的應力時效處理后的鎂合金抗拉強度和屈服強度得到了很大的提高；而延伸率沒有降低。見表1-1。表1-1傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應力時效AZ80鎂合金性能對照表
t/Xψ% /\λ I nf
乙yS (nipa)Rni(rnpa)At%
220°C X22h-30mpa 105.8J83.012 6.555
220°CX22h-Ompa76.3157.036 6.55實施例2:將與實施例1相同AZ80鎂合金錠用線切割切成標準拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到415°C，保溫8h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗機的拉頭上，加熱到200°C，并保持15Mpa的拉應力載荷，12h后取下空冷。傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應力時效的AZ80鎂合金性能的對比見表1-2。表1-2傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應力時效AZ80鎂合金性能對照表1:藝YS (mpa) Rm (rapa) At%
200eCXl2h-15mpa 90.8189.697 9.76i
200eCX12hOmpa 78.1169,301 8.144實施例3:將與實施例1相同AZ80鎂合金錠用線切割切成標準拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到400°C，保溫IOh后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗機的拉頭上，加熱到180°C，并保持5Mpa的拉應力載荷，2h后取下空冷。傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應力時效的AZ80鎂合金性能的對比見表1-3。表1-3傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應力時效AZ80鎂合金性能對照表
工藝 YS (mpa) Rm (mpa) Ati
180°CX2h-5mpa 77.9184.443 9.295
180°CX2h-0mpa 72.3178.202 9.439
權(quán)利要求
1.一種對AZ80鎂合金進行時效熱處理的方法，其特征在于:將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400 415 °C，保溫8 12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機的拉 頭上，加熱到180 220°C，并保持5 30MPa載荷，2 22h后取下空冷。
全文摘要
一種對AZ80鎂合金進行時效熱處理的方法，其主要是將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400～415℃，保溫8～12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機的拉頭上，加熱到180～220℃，并保持5～30MPa載荷，2～22h后取下空冷。本發(fā)明方法簡單，有效縮短了時效處理時間，可以提高AZ80鎂合金的綜合力學性能，有廣泛的生產(chǎn)應用價值。
文檔編號C22F1/06GK103215530SQ20131011522
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者張靜武, 張學術(shù), 鄭藝, 楊猛, 郭偉, 李慧, 緱慧陽 申請人:燕山大學