微组织。
[0042]从图2和图3可以看出，采用本发明的热处理工艺虽然固溶温度较常规工艺提高， 但是由于固溶时间较短，避免了热处理后合金的晶粒长大，最终晶粒大小和常规工艺处理 相当。
[0043]从图4可以看出，经过本发明多级的时效热处理工艺，合金中析出的强化相数量 多，尺寸细小，分布均匀，保证合金具有较高的力学性能。
【具体实施方式】：
[0044] 本发明对比例以及实施例处理后的合金性能指标见表1。
[0045] 对比例
[0046] 本对比例将成分(wt.%)为:Y 3.7%;Nd 2.8%;Zr 0.5%;Gd 0.4%，其它元素总 量< 0.5 % ;余量为Mg的Mg-Y-Nd的大尺寸Mg-Y-Nd合金铸件。该铸件壁厚最厚处为60mm，最 薄处为30mm，垂直投影面积大于0.5m 2。铸造得到的大尺寸铸件表面进行打磨，去除表面的 粘沙以及氧化物，并用酸盐清洗。将清洗后的铸件置于电炉中随炉升温至525°C保温10小 时，后强风冷却至室温，然后将冷却后的零件随炉升温至225°C保温20小时后取出空冷，所 得零件的抗拉强度为288MPa，屈服强度为198MPa，伸长率为4.5 %。
[0047] 实施例1
[0048] 第一步:采用低压铸造的方法制备一种各元素质量百分比为:Y 3.8% ;Nd 2.5%; Zr 0.45%;Gd 0.3%;其它元素总量小于0.5%;余量为Mg的Mg-Y-Nd的大尺寸Mg-Y-Nd合 金铸件。该铸件壁厚最厚处为60mm，最薄处为30mm，垂直投影面积大于0.5m 2。铸造得到的大 尺寸铸件表面进行打磨，去除表面的粘沙以及氧化物，并用酸盐清洗。将清洗后的铸件置于 电阻中以200°C/h的加热速度随炉加热至450°C并保温15~16小时，然后以50°C/h的加热 速度随炉升温至545±5°C保温2~3小时后出炉，风冷，将风冷后的零件置于电阻中以150 °C/h的加热速度随炉升温至300°C保温5小时后空冷，然后铸件以150°C/h的加热速度随炉 升温至200°C保温20小时后空冷，然后以150°C/h的加热速度随炉升温至150°C保温30小时 后空冷，经过处理后的零件的抗拉强度为308MPa，屈服强度为215MPa，伸长率为5.72%。
[0049] 实施例2
[0050] 第一步:采用低压铸造的方法制备一种各元素质量百分比为:Y 3.5% ;Nd 2.6%; Zr 0.5%;Gd 0.35%;其它元素总量小于0.5%;余量为Mg的Mg-Y-Nd的大尺寸Mg-Y-Nd合 金铸件。该铸件壁厚最厚处为60mm，最薄处为30mm，垂直投影面积大于0.5m 2。铸造得到的大 尺寸铸件表面进行打磨，去除表面的粘沙以及氧化物，并用酸盐清洗。将清洗后的铸件置于 电阻中以210°C/h的加热速度随炉加热至475°C并保温15~16小时，然后以75°C/h的加热速 度随炉升温至545±5°C保温2~3小时后出炉，风冷，将风冷后的零件置于电阻中以175°C/h 的加热速度随炉升温至310°C保温4小时后空冷，然后铸件以175°C/h的加热速度随炉升温 至225°C保温17.5小时后空冷，然后以1751711的加热速度随炉升温至175°(：保温25小时后 空冷，经过处理后的零件的抗拉强度为325MPa，屈服强度为210MPa，伸长率为5.4%。
[0051 ] 实施例3
[0052]第一步:采用低压铸造的方法制备一种各元素质量百分比为:Y 4.0% ;Nd 2.3%; Zr 0.4%;Gd 0.4%;其它元素总量小于0.5%;余量为Mg的Mg-Y-Nd的大尺寸Mg-Y-Nd合金 铸件。该铸件壁厚最厚处为60mm，最薄处为30 mm，垂直投影面积大于0.5m2。铸造得到的大尺 寸铸件表面进行打磨，去除表面的粘沙以及氧化物，并用酸盐清洗。将清洗后的铸件置于 电阻中以220°C/h的加热速度随炉加热至480°C并保温15~16小时，然后以100°C/h的加热 速度随炉升温至545±5°C保温2~3小时后出炉，风冷，将风冷后的零件置于电阻中以200 °C/h的加热速度随炉升温至320°C保温3小时后空冷，然后铸件以200°C/h的加热速度随炉 升温至250°C保温15小时后空冷，然后以200°C/h的加热速度随炉升温至180°C保温20小时 后空冷，经过处理后的零件的抗拉强度为315MPa，屈服强度为207MPa，伸长率为5.62%。
[0053]表 1 「00541
[0055]从表1的数据可以看出：采用本发明工艺方法处理后的Mg-Y-Nd镁合金，其抗拉强 度2 308Mpa，屈服强度2 207Mpa，伸长率2 5.4 % ;均较现有技术工艺处理后的合金性能有 明显提升。
【主权项】
1. 一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，包括下述步骤： 第一步:分级固溶 将铸件加热依次进行一级固溶、二级固溶； 一级固溶保温温度450~480°C，一级固溶保温结束后，继续升温进行二级固溶； 二级固溶保温温度540~550°C，保温结束后，出炉后以200~250°C/h的冷却速度冷却 至室温； 第二步:分级人工时效 将第一步固溶处理后的工件依次进行三级人工时效： 一级人工时效工艺为:时效温度300~320 °C，冷却方式：出炉空冷； 二级人工时效工艺为:时效温度200~250 °C，冷却方式：出炉空冷； 三级人工时效工艺为:时效温度150~180°C，冷却方式：出炉空冷。2. 根据权利要求1所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于： 一级固溶保温时间15~20小时； 二级固溶保温时间2~3小时； 一级人工时效保温时间3~5小时； 二级人工时效保温时间15~20小时； 三级人工时效保温时间20~30小时。3. 根据权利要求1所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于： 一级固溶保温时间15~16小时； 二级固溶保温时间2.5~3小时； 一级人工时效保温时间4~5小时； 二级人工时效保温时间15~18小时； 三级人工时效保温时间22~30小时。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工 艺，其特征在于：一级固溶加热升温速度为200~220 °C/h;二级固溶加热升温速度为50~ 100°C/h;三级人工时效工艺过程中，每一级人工时效加热升温速度均为150~200°C/h。5. 根据权利要求4所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于:将铸件依次进行一级固溶、二级固溶、一级人工时效、二级人工时效、三级人工时效。6. 根据权利要求5所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于:所处理的稀土镁合金铸件原材料为Mg-Y-Nd镁合金。7. 根据权利要求6所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于:所述Mg-Y-Nd镁合金包括下述组分，按质量百分比组成： Y 3.5~4.0%;Nd 2.3~2.6%;Zr 0.4~0.5%;Gd 0.3~0.4%;其它元素总量小于 0.5%;余量为Mg。8. 根据权利要求7所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于:所处理的稀土镁合金铸件采用低压铸造的方法制备，铸件壁厚最厚处为60mm，最薄处为 30mm，垂直投影面积大于0.5m 2，重量大于40Kg。9.根据权利要求8所述的一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，其特征在 于:经过处理后的工件强度较常规工艺处理后提高10 %以上，其抗拉强度大于等于300MPa， 屈服强度大于等于200MPa，伸长率大于等于5 %。
【专利摘要】一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，是对Mg-Y-Nd镁合金铸件采用阶段固溶和阶段时效的热处理方法，将固溶和时效视为一个整体，即将铸件加热依次进行一级固溶、二级固溶后依次进行三级人工时效：通过控制固溶温度、保温时间及时效温度及保温时间，在含Nd强化相时效析出的过程中，Y元素处于固溶状态，含Y化合物时效析出的过程中又保证含Nd化合物不长大，达到时效析出强化相数量较多，细小，也避免了固溶过程中的晶粒长大，使合金的力学性能得到提高。本发明热处理工艺简单，无需对现有热处理设备进行任何改造，得到的合金力学性能较常规处理提高10％以上，容易实现工业化生产，为提高大尺寸稀土镁合金铸件提供了一条简单高效的有效途径。
【IPC分类】C22F1/06, C22C23/06
【公开号】CN105648370
【申请号】
【发明人】李慧中, 赵俊刚, 梁霄鹏, 齐叶龙, 姚三成, 吕凤
【申请人】中南大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月3日