一種納米鎂合金三級時效熱處理工藝的製作方法

2023-05-27 07:49:56 1

專利名稱：一種納米鎂合金三級時效熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及納米材料熱處理領域,特別涉及ー種納米鎂合金三級時效熱處理工藝。
背景技術：
納米材料由於其優異的物理性能、化學性能以及力學性能已被應用於諸多高科技領域，也滲透到生活的各個方面。納米鎂合金不僅具有普通鎂合金具有的高阻尼、高比強、高比剛等優點，還具有高強度，良好的耐蝕性能。大多數鎂合金都屬於時效強化型合金，因而通過時效熱處理進一步提高納米鎂合金強度是是進一步提高納米鎂合金強度的關鍵手段。目前沒有文獻報導探索出納米鎂合金的時效熱處理工藝，特別是針對於擠壓-快 速冷鍛造製得的納米鎂合金。

發明內容
本發明目的在於提供ー種納米鎂合金三級時效熱處理工藝。本發明納米鎂合金三級時效熱處理工藝，所述納米鎂合金成分為(w%) Gd :6-13%,Y :2-6%, Zr 0. 3-0. 8%，其餘為Mg及不可去除的雜質元素，包括以下具體步驟
a.將平均晶粒尺寸為40-100nm的納米鎂合金在140°C_170°C下進行ー級時效熱處理，處理時間為4-8h ；
b.將ー級時效後的合金在150-180°C下進行ニ級時效熱處理，處理時間為5-10h。c.最後將ニ級時效後的合金在200_250°C下進行三級時效熱處理，處理時間為10-30h。本發明的優點在於
由於鎂合金晶粒超過IOOnm後力學性能急劇下降，因此納米鎂合金與普通鎂合金時效熱處理工藝不同之處在於在熱處理過程中不能使晶粒過分長大，即不能使晶粒尺寸超過lOOnm，但又要保證鎂合金的時效處理達到峰值時效。本發明的優點在於探索出強化採用擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸為40-100nm納米鎂合金的最佳時效熱處理工藝，採用本發明所述三級時效熱處理工藝對納米鎂合金進行時效處理，鎂合金晶粒不會長大，並且能保證鎂合金內部發生峰值時效。將本專利所述擠壓-快速冷鍛造製得的納米鎂合金先在140_170°C下進行ー級時效。在一級時效過程中納米鎂合金內部發生兩個變化快冷變形造成的大部分內應カ被消除；溶質原子開始偏聚。由於合金內部內應カ會使合金晶界遷移能減小，所以如果納米鎂合金內部內應カ沒有得到消除，其將導致後續高溫時效時晶粒長大。因此，第一歩低溫時效是不可或缺的。將本專利所述ー級時效後的合金在150_180°C下進行ニ級時效熱處理。在ニ級時效處理過程中，溶質原子進ー步偏聚，並且納米鎂合金內部內應カ得到基本消除。ニ級時效採用較高溫度能更大程度消除內部力，並且促進溶質原子快速偏聚。將本專利所述ニ級時效後的合金在200-250°C下進行三級時效，能促進第二相迅速形核，並達到峰值時效。 經此三級時效熱處理後納米鎂合金強度較未時效態提高100-105MPa，屈服強度提高123-135MPa，抗拉強度達705_750MPa，屈服強度達670_715MPa。


圖I為熱處理後的納米鎂合金製品。本發明通過調節上述參數，做了大量對比實驗。下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。這些實施例是用於說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明構思前提下對本發明エ藝進行改進，都屬於本發明的保護範圍。
具體實施例方式實施例I
將平均晶粒尺寸為50nm的納米鎂合金(合金成分為(w%) Gd :8%，Y :4%，Zr :0. 5%,其餘為Mg及不可去除的雜質元素)在165°C下進行第一級時效處理，時效時間5h，再將ー級時效處理後的納米鎂合金在175°C下進行第二級時效處理，時效時間6h，最後將ニ級時效後的合金在240°C下進行三級時效處理，時效時間12h。根據GB/T228-2002對時效態鎂合金進行力學性能測試並與時效前合金進行對比，結果表明，對比於未時效納米鎂合金，時效態鎂合金室溫抗拉強度提高102MPa，屈服強度提高132MPa，抗拉強度最高達749MPa，屈服強度最高達710MPa。具體結果見表I。實施例2
將平均晶粒尺寸為70nm的納米鎂合金(合金成分為(w%) Gd 10%, Y :6%，Zr :0. 4%,其餘為Mg及不可去除的雜質元素)在155°C下進行第一級時效處理，時效時間6h，再將ー級時效處理後的納米鎂合金在165°C下進行第二級時效處理，時效時間7h，最後將ニ級時效後的合金在230°C下進行三級時效處理，時效時間14h。根據GB/T228-2002對時效態鎂合金進行力學性能測試並與時效前合金進行對比，結果表明，對比於未時效納米鎂合金，時效態鎂合金室溫抗拉強度提高105MPa，屈服強度提高123MPa，抗拉強度最高達739MPa，屈服強度最高達692MPa。具體結果見表I。實施例3
將平均晶粒尺寸為90nm的納米鎂合金(合金成分為(w%): 12%，Y :3%，Zr :0. 7%,其餘為Mg及不可去除的雜質元素)在145°C下進行第一級時效處理，時效時間7h，再將ー級時效處理後的納米鎂合金在155°C下進行第二級時效處理，時效時間9h，最後將ニ級時效後的合金在210°C下進行三級時效處理，時效時間22h。根據GB/T228-2002對時效態鎂合金進行力學性能測試並與時效前合金進行對比，結果表明，對比於未時效納米鎂合金，時效態鎂合金室溫抗拉強度提高lOOMPa，屈服強度提高128MPa，抗拉強度最高達710MPa，屈服強度最高達675MPa。具體結果見表I。
權利要求
1.一種納米鎂合金三級時效熱處理工藝，所述納米鎂合金質量百分成分為Gd:6-13%，Y 2-6%, Zr :0. 3-0. 8%，其餘為Mg及不可去除的雜質元素，其特徵在於是將擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸為40-100nm的納米鎂合金在140_170°C下進行一級時效熱處理，處理時間為4-8h，將一級時效後的合金在150-180°C下進行二級時效熱處理，處理時間為5-10h，將二級時效後的合金在200-250°C下進行三級時效熱處理，處理時間為10-30h，經此三級時效熱處理後納米鎂合金強度較未時效態提高100-105MPa，屈服強度提高123-135MPa，抗拉強度達705_750MPa，屈服強度達670_715MPa。
2.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸為40-60nm的納米鎂合金在160_170°C下進行一級時效熱處理，處理時間為4-6h ;將一級時效後的納米鎂合金在170-180°C下進行二級時效熱處理，處理時間為5-7h ;將二級時效後的納米鎂合金在230-250°C下進行三級時效熱處理，處理時間為 10-14h。
3.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述平均晶粒尺寸為 40-60nm 的納米鎂合金採用 160_170°C /4-6h+170_180°C /5-7h+230_250°C /10_14h時效制度處理後室溫抗拉強度較未時效態提高100-105MPa，屈服強度提高130_135MPa，抗拉強度達740-750MPa，屈服強度達705_715MPa。
4.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸為61-80nm的納米鎂合金在150_160°C下進行一級時效熱處理，處理時間為5-7h ;將一級時效後的納米鎂合金在160-170°C下進行二級時效熱處理，處理時間為6-8h ;將二級時效後的納米鎂合金在220-240°C下進行三級時效熱處理，處理時間為 12-16h。
5.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述平均晶粒尺寸為 61-80nm 的納米鎂合金採用 150_160°C /5-7h+160_170°C /6-8h+220_240°C /12_16h時效制度處理後室溫抗拉強度較未時效態提高100-105MPa，屈服強度提高120_125MPa，抗拉強度達735-740MPa，屈服強度達690_700MPa。
6.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸為81-100nm的納米鎂合金在140_150°C下進行一級時效熱處理，處理時間為6-8h ;將一級時效後的納米鎂合金在150-160°C下進行二級時效熱處理，處理時間為8-lOh ;將二級時效後的納米鎂合金在200-220°C下進行三級時效熱處理，處理時間為16-30h。
7.根據權利要求I所述納米鎂合金三級時效熱處理工藝，其特徵在於所述平均晶粒尺寸為 81-100nm 的納米鎂合金採用 140_150°C/6-8h+150_160°C/8-10h+200-220°C/16-30h時效制度處理後室溫抗拉強度較未時效態提100-105MPa，屈服強度提高125_130MPa，抗拉強度達705-715MPa，屈服強度達670_680MPa。
全文摘要
本發明涉及一種納米鎂合金三級時效熱處理工藝。所述合金質量百分成分為Gd6-13%，Y2-6%，Zr0.3-0.8%,其餘為Mg及不可去除的雜質元素，將擠壓-快速冷鍛造製得的平均晶粒尺寸40-100nm的納米鎂合金在140-170℃下進行一級時效熱處理，處理時間4-8h，將一級時效後合金在150-180℃下進行二級時效熱處理，處理時間5-10h，將二級時效後合金在200-250℃下進行三級時效熱處理，處理時間10-30h，經此三級時效熱處理後納米鎂合金強度較未時效態提高100-105MPa，屈服強度提高123-135MPa，抗拉強度達705-750MPa，屈服強度達670-715MPa。
文檔編號C22F1/06GK102828134SQ201210349708
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者劉楚明, 萬迎春, 唐蓓, 李慧中, 鄒利民 申請人:中南大學, 蘇州維蘭德金屬科技有限公司