專利名稱：強化az系鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種強化AZ系鎂合金，本發明還提供了該種強化鎂合金的制備方法， 屬金屬材料及冶金領域。
背景技術：
鎂合金作為最輕質的商用金屬工程結構材料，因其具有比重輕、比強度比剛度高、 阻尼減振降燥能力強、液態成型性能優越、能屏蔽電磁輻射、易于回收利用等顯著優點，使其特別適合于汽車、摩托車等交通工具和計算機、通訊、儀器儀表、家電、輕工、軍事等領域的應用，被譽為“21世紀的綠色結構材料”。變形鎂合金與鑄造鎂合金相比具有更高的強度、更好的塑韌性和優良的綜合性能，更適合于制造大型結構件和滿足結構多樣化的要求。變形鎂合金中最常用的合金系是以Mg-Al為基礎的Mg-Al-Si系，Mg-Al-Si系鎂合金是目前塑性成型性、力學性能和綜合性能等指標均較好的變形鎂合金體系，得到了工業界的廣泛重視，但其強度和塑性仍然是限制其廣泛應用的最大阻礙。由于目前的AZ系鎂合金中合金元素含量較低，在常溫下基本都是以固溶形式存在，形成Mg17Al12第二相的量又非常少，因此不能進行熱處理強化。而細晶強化可以在改善鎂合金的塑性成形性的同時提高其強度，是目前用于提高AZ系鎂合金性能的主要方法。目前，AZ系鎂合金研究較多的強化劑有碳(C)、鈣(Ca)、稀土(RE)、鍶(Sr)等，主要通過添加一種或幾種元素來改善其組織，從而達到提高強度的目的。目前的研究結果表明當Sr添加量達到1%時，室溫下合金的屈服強度有所提高，但拉伸性能和延伸率均減小；而 Sr添加量增大，合金高溫下的機械性能也提高，但拉伸性能和延伸率仍然會減小。因此業內人士希望尋找到一種既能提高AZ系鎂合金的屈服強度，又能提高AZ系鎂合金的塑性(即抗拉強度和延伸率)的強化AZ系鎂合金及其制造方法從而推動AZ系鎂合金的工業化應用。
發明內容
本發明的目的就在于提供一種Sr的含量小，但是強度高、塑性高的強化AZ系鎂合金，本發明還提供了該種強化鎂合金的制備方法。為達到上述目的，本發明的技術方案為一種強化AZ系鎂合金，該合金按重量百分比由以下組分組成:A1 3. 4%-6. 5%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 015-0. 206%，余量為 Mg。本發明的強化AZ系鎂合金的屈服強度、延伸率、抗拉強度均提高了。作為優選該合金按重量百分比由以下組分組成A1 5. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%，Sr 0. 105%，余量為Mg。這種配比的強化AZ系鎂合金的屈服強度、延伸率、抗拉強度均得到了顯著的提高。本發明的Al-Sr強化AZ系鎂合金的制備方法為按照以下步驟完成
a)熔煉制錠將AZ系鎂合金母合金放入250-350°C下預熱的坩堝中待熔化后升溫至 700-800°C，打渣，去除漂浮在熔融液表面的雜質，然后在熔融液表面均勻撒上二號溶劑保護；然后再將在250-350°C下預熱20 30分鐘的Al-Sr中間合金用打渣瓢迅速壓入熔融液的液面下，保溫靜置4-6分鐘，攪拌混合均勻，再靜置50-70分鐘；靜置后再打渣，并澆鑄入預熱到250-350°C的鐵質模具中得到鑄錠，澆注溫度為650-700°C ；
b)均勻化將步驟a)得到的鑄錠在410 420°C溫度下，保溫10-14小時，進行均勻化處理，然后冷卻至室溫得到的合金錠；
c)熱擠壓將步驟b)得到的合金錠在250-350°C溫度下預熱2小時后進行熱擠壓得到強化AZ系鎂合金，擠壓溫度為300-350°C，擠壓速度為4 6m/min，擠壓比為25_30%。本發明采用添加Al-Sr中間合金強化AZ系鎂合金的機理在于一方面，Al在鎂中主要表現了固溶強化及時效強化作用，Al在鎂中的溶解度隨溫度降低而下降，當合金凝固時過飽和固溶體中析出彌散、平衡的β-Mg17Al1JS化相，提高鎂合金的強度。另一方面，鍶的原子半徑比鎂大15，RMg=l. 60), Sr在鎂合金中的固溶度低，凝固過程中鍶會在固一液界面富集，影響了晶粒的生長動力學，從而使晶粒細化，從而提高合金強度。因此，由于Sr元素對合金的晶粒細化作用和Al元素的強化作用，使得當Sr含量僅為 0. 015%-0. 206%的情況下合金的強度和塑性均有所提高。在上述技術方案中所述AZ系鎂合金母合金為AZ31鎂合金錠，且其按重量百分比由以下組分組成:A1 3. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%，余量為Mg。在上述技術方案中所述Al-Sr中間合金中，Al的含量為89. 5%，Sr的含量為 10. 5%ο本發明的有益效果是提出了添加Al-Sr中間合金強化AZ系鎂合金的方法，通過熔煉制錠一均勻化處理一熱擠壓等步驟制備出的AZ系鎂合金，該方法得到的添加了 Al-Sr 中間合金的AZ系變形鎂合金具有較高強度的同時有很好的塑性，具有良好的應用前景。說明書附圖
圖1合金鑄態組織a)對比合金；b)實施例1 ；c)實施例2 ；d)實施例3 ；e)實施例4 ； f)實施例5 ；
圖2實施例5和6中得到的合金中粗大的Al4Sr相；
圖3合金拉伸端口 SEM形貌a)對比合金；b)實施例1 ；c)實施例2 ；d)實施例3 ；e) 實施例4 ；f)實施例5。其中對比合金為由AZ31鎂合金(其組分為Al 3. 2%, Zn 1. 2%, Mn 0.4%，余量為 Mg。)經過熔煉制錠-均勻化以及熱擠壓的步驟，但是在熔煉制錠的過程中不添加Al-Sr中間合金后得到的合金。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明
表權利要求
1.一種強化AZ系鎂合金，其特征在于該合金按重量百分比由以下組分組成A1 3. 4%-6. 5%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 015-0. 206%，余量為 Mg。
2.根據權利要求1所述強化AZ系鎂合金，其特征在于該合金按重量百分比由以下組分組成:A1 5. 2%, Zn 1. 2%, Mn 0. 4%, Sr 0. 105%，余量為 Mg。
3.一種制備強化AZ系鎂合金的方法，其特征在于，按照以下步驟完成a)熔煉制錠將AZ系鎂合金母合金放入在250-350°C下預熱的坩堝中待熔化后升溫至700-80(TC，打渣，去除漂浮在熔融液表面的雜質，然后在熔融液表面均勻撒上二號溶劑保護；然后再將在250-350°C下預熱20 30分鐘的Al-Sr中間合金用打渣瓢迅速壓入熔融液的液面下，保溫靜置4-6分鐘，攪拌混合均勻，再靜置50-70分鐘；再打渣，并澆鑄入預熱到250-350°C的鐵質模具中得到鑄錠，澆注溫度為650-700°C ；b)均勻化將步驟a)得到的鑄錠在410 420°C溫度下，保溫10-14小時，進行均勻化處理，然后冷卻至室溫得到的合金錠；c)熱擠壓將步驟b)得到的合金錠在250-350°C溫度下預熱2小時后進行熱擠壓得到強化AZ系鎂合金，擠壓溫度為300-350°C，擠壓速度為4 6m/min，擠壓比為25_30%。
4.根據權利要求3所述制備強化AZ系鎂合金的方法，其特征在于所述AZ系鎂合金母合金為AZ31鎂合金錠，且其按重量百分比由以下組分組成A1 3. 2%，Zn 1. 2%，Mn 0. 4%， 余量為Mg。
5.根據權利要求3所述制備強化AZ系鎂合金的方法，其特征在于所述Al-Sr中間合金中，Al的含量為89. 5%，Sr的含量為10. 5%。
全文摘要
本發明公開了一種Al-Sr強化AZ系鎂合金及其制備方法，合金成分按重量百分比由以下成分組成Al3.4～6.5%，Zn1.2%，Mn0.4%，Sr0.015～0.206%，余量為Mg。該方法以AZ31鎂合金為母合金，通過在其中加入Al-Sr中間合金來實現，該方法主要步驟為熔煉制錠-均勻化-熱擠壓。該方法得到的添加了Al-Sr中間合金的AZ系變形鎂合金具有較高強度的同時有很好的塑性，具有良好的應用前景。
文檔編號C22F1/06GK102418020SQ20111039312
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者姜山, 姜愛民, 李 權, 楊明波, 潘復生, 程仁菊, 蔣顯全, 薛雯娟, 鐘秋鑫 申請人:重慶市科學技術研究院