鎂合金板材的形變熱處理強化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，該鎂合金板材為AZ81系列鎂合金板材，其形變熱處理強化工藝為：將磨制好的，尺寸為40×40×4mm的鎂合金片進行固溶處理，加熱溫度為415℃，保溫20小時。然后再加熱至150-160℃范圍內(nèi)進行軋制，變形量為15%。再進行時效處理，工藝參數(shù)為：加熱溫度為168℃，保溫時間為8 h -16h，空冷至室溫。經(jīng)此工藝處理后，合金的力學性能與常規(guī)的熱處理工藝相比，合室溫抗拉強度（бb）提高了15.5%～18.2%，硬度提高幅度為12.4～16.85%。
【專利說明】鎂合金板材的形變熱處理強化工藝 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色金屬領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金板材的形變熱處理強化工藝。 【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金具有高的比強度、比剛度以及良好的減震性、導(dǎo)熱性和可回收性，因此被譽 為21世紀的"綠色"工程材料。
[0003] 鎂合金由于室溫、高溫強度低、變形能力差限制了它大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。
[0004] 在鎂合金的牌號中，Mg-Al系是應(yīng)用最為廣泛的一類合金。在Mg-Al系合金中， AZ81鎂合金以其性能適中，價格較低等優(yōu)點應(yīng)用最廣。然而，AZ81鎂合金本身存在許多固 有缺點限制了它的使用。首先，這種鎂合金凝固溫度范圍較寬，晶粒有粗化的傾向。其次， 凝固過程中粗大的P-Mg17Al12相以離異共晶的方式呈網(wǎng)狀沿晶界析出，導(dǎo)致合金力學性能 變差。同時，當工作溫度超過120°C時，晶界上網(wǎng)狀的Mg17Al12化合物易軟化和粗化，使合金 的力學性能大幅下降，同時AZ81鎂合金成型性能差，這大大限制了 AZ81鎂合金在汽車、飛 機等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件和耐熱零部件方面的應(yīng)用。這類鎂合金的強化可以通過熱處理和合金化 方法強化。
[0005] 合金化是提高鎂合金性能的一種方法，在AZ81合金中加入稀土 Gd元素，能提高 AZ81鎂合金高溫性能和室溫性能。
[0006] 熱處理強化是提高Mg-Al系鎂合金性能的最常用的方法。當Al元素固溶于Mg基 體時，由于Al元素和Mg基體元素的原子半徑和彈性模量的差異，使基體產(chǎn)生點陣畸變。由 此產(chǎn)生的應(yīng)力場將阻礙位錯運動，從而使基體得到強化產(chǎn)生固溶強化。Mg-Al系合金在時效 過程中會有細小的彌散的Mg17Al1JH從基體中析出，這些析出相的存在阻礙了位錯運動，使 合金得到強化。
[0007] 形變強化和相變強化結(jié)合起來的綜合強化方法稱為形變熱處理。這種工藝兼有金 屬形變強化和熱處理強化的雙重作用。經(jīng)這種方法處理后，不但能夠達到一般加工處理所 難達到的高強度和一定的塑性、韌性配合。這在鋼鐵材料和鋁合金中都得到了很好的證明。 然而對于鎂合金，這方面的工作十分有限。這主要是由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，塑性較 低，變形困難。鎂及鎂合金材料，尤其是合金化程度較高的鎂合金，對應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)敏感， 在拉伸應(yīng)力和拉伸變形條件下，塑性顯著降低，鑄態(tài)組織狀態(tài)下尤為嚴重。而在壓應(yīng)力狀態(tài) 則塑性較高，固溶處理后獲得過飽和的單相固溶體組織，也可使合金的塑性得以提高。
[0008] 因此，探討AZ81系列鎂合金的形變熱處理強化工藝，對實現(xiàn)鎂合金產(chǎn)業(yè)化具有重 要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的： 本發(fā)明的目的是提供一種AZ81系列鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，該工藝獲得 的AZ81系列鎂合金板材力學性能與常規(guī)熱處理工藝（固溶+時效）相比大大提高。
[0010] 技術(shù)方案： 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 一種鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，其特征在于：該方法步驟如下： (1) 將磨制好的鎂合金樣品進行固溶處理：加熱溫度為415°c，保溫20小時； (2) 將固溶處理后的樣品溫度加熱至150-160°C范圍內(nèi)進行軋制，變形量為15% ; (3) 進行時效處理，工藝參數(shù)為：加熱溫度為168°C，保溫時間為8 h -16h，空冷至室 溫； (4) 進行硬度測試和常溫拉伸性能測試。
[0011] 所述鎂合金由以下組分按質(zhì)量百分比組成：7?8%A1，0.7?l%Zn，雜質(zhì)元素 Mn〈0. 12%，0 ?4%Gd，其余為 Mg。
[0012] 該鎂合金是由AZ91鎂合金、工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅和Mg-20. 02%Gd中間合金為原料 熔煉而成。
[0013] 鎂合金板材由熔煉好的鎂合金鑄錠中截取，截取方法如下：在鎂合金鑄錠選取有 代表的部位切割尺寸為40X40X4mm的鎂合金片，上下表面用砂紙由粗到細磨制光滑待 用。
[0014] 優(yōu)點及效果： 經(jīng)本發(fā)明所提供的鎂合金板材的形變熱處理強化工藝處理后，合金的力學性能特點如 下： 與常規(guī)的熱處理工藝相比，合金的室溫抗拉強度（6 b)提高了 15. 5%?18. 2%，最高達 305MPa ;經(jīng)過此工藝處理后的硬度明顯高于常規(guī)熱處理后的硬度，其提高幅度為12. 4? 16. 85%。表1為新工藝與常規(guī)熱處理后的力學性能對照表。
[0015] 表1力學性能對照表
【權(quán)利要求】
1. 一種鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，其特征在于：該方法步驟如下： (1) 將磨制好的鎂合金樣品進行固溶處理：加熱溫度為415°C，保溫20小時； (2) 將固溶處理后的樣品溫度加熱至150-160°C范圍內(nèi)進行軋制，變形量為15% ; (3) 進行時效處理，工藝參數(shù)為：加熱溫度為168°C，保溫時間為8 h -16h，空冷至室 溫； (4) 進行硬度測試和常溫拉伸性能測試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，其特征在于：所述鎂合 金由以下組分按質(zhì)量百分比組成：7?8%A1，0. 7?l%Zn，雜質(zhì)元素 Mn〈0. 12%，0?4%Gd，其 余為Mg。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，其特征在于：該鎂合金 是由AZ91鎂合金、工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅和Mg-20. 02%Gd中間合金為原料熔煉而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材的形變熱處理強化工藝，其特征在于：鎂合金板 材由熔煉好的鎂合金鑄錠中截取，截取方法如下：在鎂合金鑄錠選取有代表的部位切割尺 寸為40X40 X 4mm的鎂合金片，上下表面用砂紙由粗到細磨制光滑待用。
【文檔編號】C22C23/02GK104451484SQ201410704385
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】郭全英, 孫晶, 毛萍莉, 劉正 申請人:沈陽工業(yè)大學