專利名稱：低各向異性鎂合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金材料及其制備方法，特別涉及一種低各向異性鎂合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金具有低密度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱導(dǎo)電性、電池屏蔽、易回收等優(yōu)點(diǎn)，近年來作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料被逐漸應(yīng)用于交通、通訊、電子、航空航天及其他民用產(chǎn)品等領(lǐng)域。變形鎂合金通常通過擠壓、軋制、鍛造等變形方式來改善合金的組織結(jié)構(gòu)，提高鎂合金的性能。鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在室溫變形條件下獨(dú)立的滑移系少，導(dǎo)致室溫塑性低，變形加工困難，已成為阻礙鎂合金材料大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題。AZ31鎂合金是一種商用鎂合 金，也是鎂合金中具有代表性的合金之一。但AZ31鎂合金在室溫變形時也存在塑性差的特點(diǎn)。通常，為了改善鎂合金的塑性與各向異性，開展了許多新的塑性加工技術(shù)，例如，異步軋制和等徑角擠壓(ECAE)工藝。黃光勝等研究了異步軋制AZ31鎂合金的織構(gòu)特征及力學(xué)性能，認(rèn)為熱擠壓態(tài)AZ31鎂合金板材經(jīng)異步軋制后基面織構(gòu)發(fā)生了 ND向RD方向約15°的偏轉(zhuǎn)；與常規(guī)軋制相比較，異步軋制AZ31鎂合金RD方向的延伸率及應(yīng)變硬化因子升高而屈服強(qiáng)度及Lankford因子降低，傾轉(zhuǎn)織構(gòu)有利于變形初期{I
OI 2}孿晶的開動從而抑制了動態(tài)
回復(fù)，有效提高了鎂合金的室溫延伸率。而等徑角擠壓(ECAE)是細(xì)化鎂合金晶粒的一種塑性變形工藝，該工藝在鎂合金熱擠壓過程中引入較大切應(yīng)變，可在晶粒得到細(xì)化的同時弱化鎂合金基面織構(gòu)，從而獲得較好的綜合力學(xué)性能。Yoshida等研究發(fā)現(xiàn)，在523K通過ECAE擠壓會形成基面與擠壓出口成45°的織構(gòu)，而在573K擠壓時基面則趨向于平行于擠壓出口方向。但以上兩種工藝相對于普通擠壓和軋制工藝過于復(fù)雜，一定程度上增加了成本，且不能大面積推廣使用。而另外一種改善鎂合金塑性及各向異性的方法是添加合金元素，有研究表明，添加稀土元素可以改善鎂合金的基面織構(gòu)，但是改善幅度并不大，而且稀土元素的價格普遍較聞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種低各向異性鎂合金材料及其制備方法，鎂合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度明顯減弱，各向異性明顯降低，同時提高鎂合金的力學(xué)性能。本發(fā)明公開了一種低各向異性鎂合金材料，所述鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成
LiI. 0% ；
Al2. 5% 3. 5% ；ZnO. 7% 1· 3% ；
MnO. 2°Γθ. 8% ；
Α1-5Τ -1Β O. 3% ；
雜質(zhì)(O. 3% ；
鎂余量；
所述Al-5Ti-lB中各組分的質(zhì)量百分含量為Ti 5% ；B 1% ;余量為Al。進(jìn)一步，所述鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成
LiI. 0% ；
Al3. 0% ；
ZnI. 0% ；
MnO. 3% ；
Α1-5Τ -1Β O. 3% ；
雜質(zhì)(O. 3% ；
鎂余量；
所述Al-5Ti-lB中各組分的質(zhì)量百分含量為Ti 5% ；B 1%;余量為Al。
本發(fā)明還公開了上述低各向異性鎂合金材料的制備方法，將配方量的純鋰、Α1-5Τ -1Β中間合金和AZ31鎂合金在抽真空并通入惰性氣體的條件下加熱至720°C，待合金完全熔化后，700°C保溫靜置15分鐘，然后將熔煉的合金液澆注到模具中，得到鑄態(tài)的鎂
I=I -Wl O進(jìn)一步，將鑄態(tài)的鎂合金380°C保溫3小時后擠壓成鎂合金板材。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明在AZ31鎂合金中加入了 Li和Al-5Ti_lB中間合金；加入Li可以起到兩個方面的作用一是Li的加入可以減輕材料的密度；二是添加Li
后減小了六方晶系α-Mg的c/a值，原子間距的減小降低了六方晶格沿{101 0} (I- 10)
棱面滑移的啟動能，使得該滑移在室溫下也能開動，即鎂合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度明顯減弱，降低了合金的各向異性，提高了合金的室溫延展性和變形性；而添加Al-5Ti-lB中間合金是為了達(dá)到晶粒細(xì)化的效果，同時提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明的鎂合金材料，其鑄態(tài)平均晶粒尺寸為300 μ m，擠壓態(tài)平均晶粒尺寸為25 μ m,擠壓態(tài)合金的延伸率可以達(dá)到23%,且該合金沿不同方向拉伸時的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相差較小，各向異性程度低。而與之相對應(yīng)的AZ31鎂合金的鑄態(tài)平均晶粒尺寸為600 μ m，擠壓態(tài)平均晶粒尺寸為48 μ m，擠壓態(tài)合金的延伸率最高可以達(dá)到23%，但各向異性現(xiàn)象較為明顯。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為AZ31鎂合金的鑄態(tài)組織照片；
圖2為實施例I鎂合金的鑄態(tài)組織照片；
圖3為AZ31鎂合金的擠壓態(tài)組織照片；圖4為實施例I鎂合金的擠壓態(tài)組織照片；
圖5為AZ31鎂合金擠壓態(tài)板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
圖6為實施例I鎂合金擠壓態(tài)板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實施例I
本實施例的低各向異性鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成
LiI. 0% ；
Al3. 0% ；
ZnI. 0% ；
MnO. 3% ；
Α1-5Τ -1Β O. 3% ；
雜質(zhì)(O. 3% ；
鎂余量；
所述Al-5Ti-lB中各組分的質(zhì)量百分含量為Ti 5% ；B 1%;余量為Al。本實施例的低各向異性鎂合金材料的制備方法，將配方量的純鋰、Al-5Ti_lB中間 合金和AZ31鎂合金在抽真空并通入惰性氣體的條件下加熱至720°C，待合金完全熔化后，700°C保溫靜置15分鐘，然后將熔煉的合金液澆注到模具中，得到鑄態(tài)的鎂合金；將鑄態(tài)的鎂合金380°C保溫3小時后擠壓成2mm厚、120mm寬的鎂合金板材(擠壓機(jī)噸位1250T，擠壓筒直徑165_，擠壓比89)。圖I為AZ31鎂合金的鑄態(tài)組織照片，圖2為實施例I鎂合金的鑄態(tài)組織照片，圖3為AZ31鎂合金的擠壓態(tài)組織照片，圖4為實施例I鎂合金的擠壓態(tài)組織照片，利用截線法對晶粒尺寸進(jìn)行測量，得到實施例I鎂合金的鑄態(tài)平均晶粒尺寸為300 μ m，擠壓態(tài)平均晶粒尺寸為25 μ m，而AZ31鎂合金的鑄態(tài)平均晶粒尺寸為600 μ m,擠壓態(tài)平均晶粒尺寸為48μπι;由此可見，實施例I的鎂合金達(dá)到了晶粒細(xì)化的效果，綜合力學(xué)性能更加優(yōu)化。圖5為ΑΖ31鎂合金擠壓態(tài)板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，圖6為實施例I鎂合金擠壓態(tài)板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從圖中可以看出，實施例I的鎂合金擠壓態(tài)板材沿不同方向拉伸時的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相差較小，各向異性程度低，而ΑΖ31鎂合金擠壓態(tài)板材各向異性現(xiàn)象較為明顯。本發(fā)明在ΑΖ31鎂合金中加入了 Li和Al-5Ti_lB中間合金，達(dá)到了減弱鎂合金基面織構(gòu)強(qiáng)度、降低鎂合金各向異性、細(xì)化晶粒以及提高鎂合金力學(xué)性能的目的；加入Li可以起到兩個方面的作用一是Li的加入可以減輕材料的密度；二是添加Li后減小了六方
晶系α-Mg的c/a值，原子間距的減小降低了六方晶格沿{101 0} (I- 10)棱面滑移的啟
動能，使得該滑移在室溫下也能開動，即鎂合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度明顯減弱，降低了合金的各向異性，提高了合金的室溫延展性和變形性；而添加Al-5Ti-lB中間合金是為了達(dá)到晶粒細(xì)化的效果，同時提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明的低各向異性鎂合金材料中，Al元素的含量按質(zhì)量百分比計可以為2. 59Γ3. 5%, Zn元素的含量按質(zhì)量百分比計可以為O. 7°/Γ . 3%,Mn元素的含量按質(zhì)量百分比計可以為O. 29ΓΟ. 8%，均能實現(xiàn)本發(fā)明的目的。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明 的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種低各向異性鎂合金材料，其特征在于所述鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成 LiI. 0% ； Al2. 5% 3. 5% ； ZnO. 7% 1· 3% ； MnO. 2°Γθ. 8% ；Α1-5Τ -1Β O. 3% ； 雜質(zhì)(O. 3% ； 鎂余量； 所述Al-5Ti-lB中各組分的質(zhì)量百分含量為Ti 5% ；B 1% ;余量為Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低各向異性鎂合金材料，其特征在于所述鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成 LiI. 0% ； Al3. 0% ； ZnI. 0% ； MnO. 3% ；Α1-5Τ -1Β O. 3% ； 雜質(zhì)(O. 3% ； 鎂余量； 所述Al-5Ti-lB中各組分的質(zhì)量百分含量為Ti 5% ；B 1% ;余量為Al。
3.權(quán)利要求I或2所述的低各向異性鎂合金材料的制備方法，其特征在于將配方量的純鋰、Α1-5Τ -1Β中間合金和AZ31鎂合金在抽真空并通入惰性氣體的條件下加熱至720°C，待合金完全熔化后，700°C保溫靜置15分鐘，然后將熔煉的合金液澆注到模具中，得到鑄態(tài)的鎂合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低各向異性鎂合金材料的制備方法，其特征在于將鑄態(tài)的鎂合金380°C保溫3小時后擠壓成鎂合金板材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低各向異性鎂合金材料及其制備方法；低各向異性鎂合金材料按質(zhì)量百分比計由以下組分組成Li1.0%，Al2.5%~3.5%，Zn0.7%~1.3%，Mn0.2%~0.8%，Al-5Ti-1B0.3%，雜質(zhì)≤0.3%，鎂余量；其制備方法為將配方量的純鋰、Al-5Ti-1B中間合金和AZ31鎂合金在抽真空并通入惰性氣體的條件下加熱至720℃，待合金完全熔化后，700℃保溫靜置15分鐘，然后將熔煉的合金液澆注到模具中。本發(fā)明在AZ31鎂合金中加入了Li和Al-5Ti-1B中間合金，達(dá)到了減弱鎂合金基面織構(gòu)強(qiáng)度、降低鎂合金各向異性、細(xì)化晶粒以及提高鎂合金力學(xué)性能的目的。
文檔編號B21C23/06GK102876948SQ201210426859
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者蔣斌, 潘復(fù)生, 李瑞紅, 楊青山, 曾迎 申請人:重慶大學(xué)