一种促进稀土镁锂合金中孤岛状β1纳米相析出的方法

摘要

一种促进稀土镁锂合金中孤岛状β1纳米相析出的方法，属于金属材料技术领域。在含有孤岛状β1纳米相的变形稀土镁锂合金中添加0wt％～2wt％的Ag元素。最终变形稀土镁锂合金成分包括Mg,Gd,Y,Zn，Ag，Li元素，合金基体由α‑Mg组成，在α‑Mg基体内存在大量密集且离散分布的纳米尺度孤岛状β1析出相。上述镁锂合金的制备工艺包括：将镁锂合金在熔盐和惰性气氛的保护下浇铸，经固溶处理后，挤压成型，得到稀土镁锂合金。通过简单地添加Ag元素并调控其含量就可以显著促进孤岛状β1纳米相析出，增加其数量，同时抑制对韧性不利的块状镁稀土相的形成，减少裂纹源，以此改善镁锂合金力学性能。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种促进变形稀土镁锂合金中孤岛状β

背景技术

镁锂合金，密度小于1.70g/cm

不同于传统镁合金的单一α-Mg基体，镁锂合金的基体由于锂含量的不同会出现相应的变化。当Li含量低于5.7wt％时，镁锂合金基体仅由α-Mg相组成；当Li含量在5.7～10.3wt％时，镁锂合金基体由α-Mg相+β-Li相组成；当Li含量在大于10.3wt％时，镁锂合金基体仅由β-Li相组成。由于锂元素的加入降低了α-Mg基体的c/a，有利于非基面位错的开动，提高了镁锂合金的韧性，但镁锂合金绝对强度低及力学性能差的劣势严重限制其广泛的工业应用。

为了提高镁锂合金的力学性能，通常采用的办法是添加其他合金元素和实施适当的形变热处理。通过合金化方法人们已经开发出了一系列镁锂合金，其中包括Mg-Li-Al系，Mg-Li-Zn系，Mg-Li-Al-Zn系，Mg-Li-Al-Ca系及Mg-Li-Zn-Ca系等。然而，这些镁锂合金体系的强度仍然较低，其屈服强度一般低于200MPa。近年来，人们为了获得高强高韧镁合金，在镁合金中添加了部分RE稀土元素，如Gd，Er，Y等为代表的重稀土元素。这些稀土元素在镁中具有较大固溶强化和时效强化效果，可以显著提高合金强度和韧性。目前，已经开发出了屈服强度超过300MPa且延伸率超过8％的Mg-Gd/Y/Er-Zn，Mg-Gd-Y/Er，Mg-Gd-Y/Er-Zn-Zr等体系。在时效处理过程中，Mg-Gd/Y/Er等稀土镁合金中会析出大量弥散的、细小的β"，β′和β

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有镁锂合金力学性能较差，难以实现大规模应用的问题，提供一种促进变形稀土镁锂合金中孤岛状β

本发明的技术方案是：

一种促进变形稀土镁锂合金中孤岛状β

最终变形稀土镁锂合金特征：合金基体由α-Mg组成，其中在α-Mg基体内存在大量密集且离散分布的纳米尺度孤岛状β

上述孤岛状β

上述一种促进变形稀土镁锂合金中孤岛状β

1)变形稀土镁锂合金在氟化锂和氯化锂熔盐覆盖及SF

2)均匀化热处理：将步骤1)镁合金铸造坯锭放在氩气保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为350～530℃，时间为1～48h，然后置于100℃的沸水中淬火，此后冷却至室温；

3)热挤压变形处理：将步骤2)预制热处理后的铸造坯锭置于挤压机盛锭筒中预热处理，将铸造坯锭温度升至预定挤压温度待挤压变形处理，预热温度为250～350℃，预热时间为0.1h-1h；将预热好的铸造坯锭进行热挤压变形处理，挤压温度为：250～350℃，挤压速度为2mm/s，挤压比为10:1至25:1。

本发明的实质性特点为：

在上述含有孤岛状β

本发明的有益效果为：

1.通过简单地添加Ag元素并调控其含量就可以显著促进孤岛状β

2.采用本发明方法处理后的挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Ag-Li合金抗强度突破270MPa，延伸率突破4％。

3.本发明中应用的氩气为实验室常用的惰性保护气体，价格低廉，容易存储和运输、化学性能稳定、无毒无污染，成本低廉。

4.本发明中所用的设备简单方便，实验周期短，操作简单，安全，有利于大规模工业化应用。

附图说明

图1为本发明实施例1镁锂合金热挤压后显微组织OM图；

图2为本发明实施例3镁锂合金热挤压后显微组织OM图；

图3为本发明对比例例1镁锂合金热挤压后显微组织OM图；

图4为本发明实施例1，3和对比例1镁锂合金热挤压后孤岛状β

图5为本发明实施例1，3和对比例1镁锂合金应力应变曲线图。

具体实施方式

下面用具体实施方式对本法名的技术方案做进一步说明，以下实施里均在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

选用成分为Mg-8Gd-3Y-1Zn-0.3Ag-3Li的铸锭，对其进行切削加工制成直径为35mm，高为34mm的圆柱铸造坯锭后，进行均匀化处理，即将试样放置氩气保护的管式热处理炉中，随炉升温到520℃，保温18h，然后置于100℃沸水中淬火，并冷却至室温。然后将均匀化后的圆柱铸造坯锭放置加压机盛锭筒中预热8min至挤压温度330℃后，以1mm/s挤压速度和10:1挤压比实施热挤压变形处理，获得直径12mm棒材。将棒材加工成拉伸试棒，然后在拉神试验机上将上述拉伸试棒进行拉伸测试(采用GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法)，直至拉断，得到屈服强度251MPa，抗拉强度285MPa，延伸率3.9％。

实施例2

其步骤同实施例1，不同之处为挤压温度为350℃。其屈服强度为226MPa，抗拉强度为265MPa，延伸率为5.1％。

实施例3

其步骤同实施例1，不同之处为成分为Mg-8Gd-3Y-1Zn-0.5Ag-3Li的铸锭。其屈服强度249MPa，抗拉强度286MPa，延伸率4.7％。

实施例4

其步骤同实施例1，不同之处为成分为Mg-8Gd-3Y-1Zn-0.5Ag-3Li的铸锭，且挤压温度为350℃。其屈服强度为231MPa，抗拉强度为277MPa，延伸率为6.6％。

对比例1

其步骤同实施例1，不同之处为成分为Mg-8Gd-3Y-1Zn-3Li的铸锭。其屈服强度为295MPa，抗拉强度为330MPa，延伸率为2.5％。

对比例2

其步骤同实施例1，不同之处为成分为Mg-8Gd-3Y-1Zn-3Li的铸锭，且挤压温度为350℃，其屈服强度257MPa，抗拉强度为287MPa，延伸率为3.7％。

表1实施例数据

表1说明不同成分的稀土镁锂合金试样经过发明处理后的拉伸力学数据。

对比表1中数据可知，对于Mg-Gd-Y-Zn-Li合金，增加Ag含量，可以显著提高合金的韧性，但降低合金抗拉强度和屈服强度，如实施例1，3和对比例1，实施例2，4和对比例2。这是由于增加Ag元素含量促进了孤岛状β

综上所述，针对含有孤岛状β

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

本发明未尽事宜为公知技术。