一種稀土鎂合金及其時(shí)效熱處理方法與應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種稀土鎂合金及其時(shí)效熱處理方法與應(yīng)用，屬于合金技術(shù)領(lǐng)域。該時(shí)效熱處理方法包括以下步驟：在時(shí)效熱處理前進(jìn)行預(yù)變形處理以通過產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化并增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化提高所述稀土鎂合金的強(qiáng)度。該方法主要通過鎂合金室溫變形時(shí)生成變形孿晶和位錯(cuò)缺陷，在時(shí)效熱處理過程中一方面稀土溶質(zhì)原子擴(kuò)散至孿晶界面，形成溶質(zhì)偏聚甚至生成細(xì)小的強(qiáng)化相以產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化，另一方面位錯(cuò)缺陷作為強(qiáng)化相的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，使強(qiáng)化相尺寸細(xì)化和密度增加以增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化，在縮短時(shí)效時(shí)間的同時(shí)還能使最終制得的稀土鎂合金相比于傳統(tǒng)時(shí)效熱處理工藝所得的強(qiáng)度顯著提高。上述稀土鎂合金可用于加工3C產(chǎn)品、交通運(yùn)輸產(chǎn)品或航空航天產(chǎn)品。

A rare earth magnesium alloy and its aging heat treatment method and Application

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種稀土鎂合金及其時(shí)效熱處理方法與應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及合金
，具體而言，涉及一種稀土鎂合金及其時(shí)效熱處理方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度、比剛度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、減震和電磁屏蔽性能優(yōu)異等，已廣泛應(yīng)用于3C、交通運(yùn)輸和航空航天領(lǐng)域。純鎂本身由于強(qiáng)度低，不能直接作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用，通過合金化可改善鎂合金的力學(xué)性能。隨著對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化的發(fā)展，要求稀土鎂合金的強(qiáng)度越來越高。目前，稀土鎂合金的時(shí)效處理時(shí)間長(zhǎng)，且所得的合金強(qiáng)度較低。鑒于此，特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的之一包括提供一種稀土鎂合金的時(shí)效熱處理方法，可在縮短時(shí)效時(shí)間的同時(shí)獲得高強(qiáng)度的稀土鎂合金。本專利技術(shù)的目的之二包括提供由包括上述時(shí)效熱處理方法的制備方法制備而得稀土鎂合金，其具有尺寸小且密度高的析出相，屈服強(qiáng)度高。本專利技術(shù)的目的之三包括提供上述稀土鎂合金的應(yīng)用，例如可用于加工3C產(chǎn)品、交通運(yùn)輸產(chǎn)品或航空航天產(chǎn)品。本申請(qǐng)是這樣實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N稀土鎂合金的時(shí)效熱處理方法，包括以下步驟：在時(shí)效熱處理前進(jìn)行預(yù)變形處理以通過產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化并增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化提高稀土鎂合金的強(qiáng)度。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形的變形應(yīng)變速率為10-2-10s-1。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形的總變形量為5-15％。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形采用空氣錘鍛造方式進(jìn)行。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形包括拉伸變形或壓縮變形。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形在15-35℃的條件下進(jìn)行。在可選的實(shí)施方式中，時(shí)效熱處理是于200-300℃的條件下進(jìn)行2-35h。在可選的實(shí)施方式中，預(yù)變形之前，還包括對(duì)待處理的稀土鎂合金進(jìn)行固溶處理和淬火處理。在可選的實(shí)施方式中，固溶處理是于500-570℃的條件下保溫4-10h。在可選的實(shí)施方式中，淬火處理的溫度為60-80℃。在可選的實(shí)施方式中，淬火處理采用水淬方式進(jìn)行。第二方面，本申請(qǐng)還提供一種稀土鎂合金，該稀土鎂合金由包括上述時(shí)效熱處理方法的制備方法制備而得。在可選的實(shí)施方式中，稀土鎂合金的屈服強(qiáng)度為226-270MPa。在可選的實(shí)施方式中，稀土鎂合金為含有稀土元素的二元或多元沉淀析出強(qiáng)化型鎂合金。在可選的實(shí)施方式中，稀土元素包括Ce、Nd、Y和Gd中的至少一種。在可選的實(shí)施方式中，稀土鎂合金為Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金。第三方面，本申請(qǐng)還提供一種上述稀土鎂合金的應(yīng)用，例如可用于加工3C產(chǎn)品、交通運(yùn)輸產(chǎn)品或航空航天產(chǎn)品。本申請(qǐng)的有益效果包括：本申請(qǐng)?jiān)谙⊥伶V合金進(jìn)行時(shí)效熱處理前先進(jìn)行預(yù)變形處理，使稀土鎂合金在預(yù)變形時(shí)生成變形孿晶和位錯(cuò)缺陷，進(jìn)而有利于后續(xù)的時(shí)效熱處理過程中一方面稀土溶質(zhì)原子擴(kuò)散至孿晶界面，形成溶質(zhì)偏聚甚至生成細(xì)小的強(qiáng)化相以產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化，另一方面位錯(cuò)缺陷作為強(qiáng)化相的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，使強(qiáng)化相尺寸細(xì)化和密度增加以增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化，從而可縮短時(shí)效熱處理時(shí)間，并能使最終制得的稀土鎂合金相比于傳統(tǒng)時(shí)效熱處理工藝所得的稀土鎂合金的強(qiáng)度有所提高。所得的稀土鎂合金可用于加工3C產(chǎn)品、交通運(yùn)輸產(chǎn)品或航空航天等產(chǎn)品。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本專利技術(shù)的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。圖1為實(shí)施例1中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的固溶態(tài)組織；圖2為實(shí)施例1中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的預(yù)變形組織；圖3為實(shí)施例1中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的預(yù)變形時(shí)效態(tài)組織；圖4為對(duì)比例1中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的時(shí)效態(tài)組織；圖5為實(shí)施例2中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的預(yù)變形時(shí)效態(tài)組織；圖6為對(duì)比例2中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的時(shí)效態(tài)組織；圖7為實(shí)施例3中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的預(yù)變形時(shí)效態(tài)組織；圖8為對(duì)比例3中Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.6Zr稀土鎂合金的時(shí)效態(tài)組織。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。下面對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┑南⊥伶V合金及其時(shí)效熱處理方法進(jìn)行具體說明。稀土鎂合金具有沉淀強(qiáng)化效果，通過時(shí)效熱處理可以生成細(xì)小彌散分布的強(qiáng)化第二相。但現(xiàn)有的稀土鎂合金強(qiáng)度有待進(jìn)一步提高，提高合金強(qiáng)度的方法可包括提高合金的沉淀強(qiáng)化效果和/或增加新的強(qiáng)化方法如細(xì)化晶粒。專利技術(shù)人通過研究得出：在時(shí)效熱處理之前，對(duì)合金先進(jìn)行預(yù)變形處理生成大量位錯(cuò)，為后續(xù)時(shí)效熱處理過程中析出相的生成提供異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，從而有效調(diào)控析出相特征(例如包括析出相類型、尺寸大小、密度和分布等)以大幅提高合金的沉淀強(qiáng)化效果為進(jìn)一步加強(qiáng)合金的沉淀強(qiáng)化效果。同時(shí)，時(shí)效熱處理過程中稀土溶質(zhì)原子擴(kuò)散至孿晶界面，形成溶質(zhì)偏聚甚至細(xì)小的第二相以有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使合金強(qiáng)化。本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N稀土鎂合金的時(shí)效熱處理方法，包括以下步驟：在時(shí)效熱處理(峰值時(shí)效處理)前進(jìn)行預(yù)變形處理以通過產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化并增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化提高稀土鎂合金的強(qiáng)度。也即利用預(yù)變形工藝通過協(xié)同調(diào)控變形孿晶和強(qiáng)化相，提高傳統(tǒng)時(shí)效熱處理的沉淀強(qiáng)化效果和新增孿晶強(qiáng)化，從而顯著提高稀土鎂合金的強(qiáng)度，以擴(kuò)展其應(yīng)用。在本申請(qǐng)中，預(yù)變形的變形應(yīng)變速率為10-2-10s-1，例如10-2s-1、1s-1或10s-1等。值得說明的是，此處應(yīng)變速率的單位s-1為無量綱單位，具體可根據(jù)實(shí)際處理的稀土鎂合金的長(zhǎng)度，可對(duì)應(yīng)為mm/s、cm/s或m/s等。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，變形應(yīng)變速率對(duì)變形孿晶和強(qiáng)化相的協(xié)同調(diào)控具有重要影響，本申請(qǐng)中將應(yīng)變速率控制在10-2-10s-1，可避免在應(yīng)變速率低(低于10-2s-1)時(shí)孿晶容易生長(zhǎng)(即孿晶趨于長(zhǎng)大)，導(dǎo)致孿晶數(shù)量少、密度低；同時(shí)可避免在應(yīng)變速率高(超過10s-1)時(shí)容易造成應(yīng)力增加或應(yīng)力集中，導(dǎo)致鎂合金變形甚至開裂。在本申請(qǐng)中，預(yù)變形的總變形量為5-15％，如5％、8％、10％、12％或15％等。本申請(qǐng)中將預(yù)變形的總變形量控制在上述范圍，可避免低于5％時(shí)合金中孿晶數(shù)量生成少，高于15％時(shí)損耗合金塑性或?qū)е麻_裂。值得說明的是，鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，室溫預(yù)變形時(shí)容易生成大量變形孿晶，主要為拉伸孿晶，然而生成的孿晶晶界主要為共格界面，對(duì)位錯(cuò)阻礙作用效果低，因而對(duì)合金的強(qiáng)化效果弱。本申請(qǐng)通過同時(shí)控制稀土鎂合金預(yù)變形過程中的應(yīng)變速率以及本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種稀土鎂合金的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，包括以下步驟：在時(shí)效熱處理前進(jìn)行預(yù)變形處理以通過產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化并增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化提高所述稀土鎂合金的強(qiáng)度。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種稀土鎂合金的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，包括以下步驟：在時(shí)效熱處理前進(jìn)行預(yù)變形處理以通過產(chǎn)生孿晶強(qiáng)化并增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化提高所述稀土鎂合金的強(qiáng)度。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，預(yù)變形的變形應(yīng)變速率為10-2-10s-1。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，預(yù)變形的總變形量為5-15％。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，預(yù)變形采用空氣錘鍛造方式進(jìn)行；
優(yōu)選地，預(yù)變形包括拉伸變形或壓縮變形；
優(yōu)選地，預(yù)變形于15-35℃的條件下進(jìn)行。


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，時(shí)效熱處理是于200-300℃的條件下進(jìn)行2-35h。


6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的時(shí)效熱處理方法，其特征在于，預(yù)變形之前，還包括對(duì)待處理的稀土鎂合金進(jìn)行固溶處理和淬火處...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：康躍華，黃正華，趙虎，宋東福，甘春雷，李新濤，周楠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東省材料與加工研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44