CN102296221A

CN102296221A - 一种高韧性高屈服强度镁合金

Info

Publication number: CN102296221A
Application number: CN 201110282459
Authority: CN
Inventors: 刘楚明; 杨平旺; 万迎春; 舒心; 陈志永; 邹利民
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2011-12-28

Abstract

本发明涉及一种高韧性高屈服强度镁合金，合金的成份为（wt%）：Zn:3.8-6.6%，Nd:2.5-2.9%、Cd:0.5-0.7%、Zr:0.4-0.6%，杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni，Si≤0.05%,Fe≤0.05%,Cu≤0.05%，Ni≤0.005%，其余为Mg。Cd与Mg完全固溶，起到固溶强化的作用。挤压后经适当的等温时效，合金抗拉强度>360MPa,屈服强度>330MPa，延伸率>11%。在保持抗拉强度的条件下，屈服强度远远高于传统镁合金，且能够保持11%以上的伸长率，与高含量重稀土Mg-Gd-Y-Zr系镁合金相比，其成本较低，能满足交通运输、通讯电子、航空航天等领域对高品质高综合性能镁合金的需求。

Description

一种高韧性高屈服强度镁合金

技术领域

本发明涉及一种高韧性高屈服强度镁合金材料。这是一种在保持与传统的ZK60A与AZ80A合金抗拉强度同一水平的同时，还能保持更高屈服强度及更高伸长率的镁合金材料。

背景技术

镁合金是最轻的可用金属结构材料，具有低密度、高比强度、导热性好、减震能力强、易切削、可回收以及尺寸稳定等优点，在高铁、城铁、地铁、乘用车、商用车、电子通信、航空航天等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。随着很多金属矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富日益受到重视。我国是镁资源大国、原镁生产大国和出口大国，但在镁合金的研究开发及应用方面严重滞后于发达国家，但近年来我国已把镁及镁合金的开发与工业化应用列入国家中长期发展规划，这显示我国在镁及镁合金的研究、开发上进入一个新的发展时期。

镁具有密排六方晶体结构，对称性低，轴比(c/a)值为1.623（接近理想的密排值1.633），室温及低温下滑移系少，塑性变形能力差，这严重限制了镁合金的应用。

传统的ZK系与AZ系镁合金以以下为代表，ZK60A（T5）抗拉强度与屈服强度为350 MPa和285 MPa，伸长率为11%；AZ80A（T5）抗拉强度与屈服强度为 380 MPa和275 MPa，伸长率为7%。研究开发出一种保持与传统的ZK60A与AZ80A合金抗拉强度同一水平的同时，拥有更高的屈服强度，且能获得更高的伸长率；与高稀土含量镁合金相比，又可降低其成本，因此，研究开发新型低成本高韧性高屈服强度镁合金，具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种高韧性高屈服强度镁合金。通过调节合金中的成份百分比，选定锭坯挤压加工和终热处理工艺，镁合金棒材的抗拉强度>360MPa，屈服强度>330 MPa，延伸率>11%。

本发明由下述组分组成：

合金的成分为（wt%）：Zn: 3.8-6.6%，Nd: 2.5-2.9%、Cd: 0.5-0.7%、Zr: 0.4-0.6%，杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni，其中Si、Fe、Cu的质量含量都≤0.05% ，Ni≤0.005%，其余为Mg。

加入的各合金元素，在合金中形成不同的相，晶界中聚集形成为Mg-Zn-Nd三元相，挤压后沿挤压方向形成流线组织，而晶内的Mg(Zn,Zr)相起到异质形核的作用，达到细化晶粒的作用。Zn在镁中最大固溶量6.2%（重量百分数），因为形成Mg-Zn-Nd三元相，消耗了部分Zn，使得Zn的固溶量减少了，当添加的Zn含量超过最大固溶量6.2%后，理论上超过最大固溶量的Zn，实际上则可以继续固溶到合金中，时效过程中则可以更充分地达到析出强化的效果。而所添加的金属元素Cd，可以与Mg可形成完全固溶，起到固溶强化的作用。

本发明通过调节合金成份，做了大量实验。在本合金成份范围内的合金，都属于本发明要求保护的范围。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种高韧高屈服强度镁合金，其主要合金元素为Mg、Zn、Nd、Cd、Zr。合金的成分为（wt%）：Zn: 3.89%，Nd: 2.70%、Cd:0.65%、Zr: 0.52%，杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni，其中Si、Fe、Cu的质量含量都≤0.05% ，Ni≤0.005%，其余为Mg。其力学性能见表1所示。

表1 挤压棒材室温拉伸力学性能

实施例2

一种高韧性高屈服强度镁合金，其主要合金元素为Mg、Zn、Nd、Cd、Zr。合金的成分为（wt%）：Zn: 5.20%，Nd: 2.50%、Cd:0.50%、Zr: 0.40%，杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni，其中Si、Fe、Cu的质量含量都≤0.05% ，Ni≤0.005%，其余为Mg。其力学性能见表2所示。

表2 挤压棒材室温拉伸力学性能

实施例3

一种高韧性高屈服强度镁合金，合金的成分为（wt%）：Zn: 6.54%，Nd: 2.90%、Cd:0.70%、Zr: 0.60%，杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni，其中Si、Fe、Cu的质量含量都≤0.05% ，Ni≤0.005%，其余为Mg。其力学性能见表3所示。

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表3 挤压棒材室温拉伸力学性能

Claims

1.一种高韧性高屈服强度镁合金，其特征在于镁合金各元素质量含量为：Zn: 3.8-6.6%，Nd: 2.5-2.9%，Cd: 0.5-0.7%，Zr: 0.4-0.6%，杂质元素为Si，Fe，Cu和Ni，其中Si、Fe和Cu的质量含量都≤0.05% ，Ni≤0.005%，其余为Mg。

2.如权利要求1所述的高韧性高屈服强度镁合金，其特征在于：Zn的质量百分含量为5.2-6.6%。

3.如权利要求1所述的高韧性高屈服强度镁合金，其特征在于Nd的质量百分含量为2.6-2.9%。