技术领域
[0001] 本申请涉及镁合金制备技术领域，尤其涉及一种提升ZM2镁合金力学性能的方法。
相关背景技术
[0002] ZM2合金是在ZM1的镁‑锌‑锆合金中添加稀土金属所得到的新型合金，其具有较高的强度以及中等塑性，但是低于ZM1合金的性能。ZM2合金容易铸造并且易于焊接，显微疏松倾向低，铸件致密性高。
[0003] ZM2合金主要由锌、铼、溶解锆、固体锆、镁以及含铈量不少于45％的稀土组成。其中，当其它成分处于规定范围内时，低锌、高稀土含量的合金具有较好的铸造和焊接性能，但是拉伸性能较差。反之，高锌、低稀土含量的合金则具有较好的拉伸性能，但是铸造和焊接性能较差。
[0004] 鉴于上述情况，急需一种方法将ZM2合金中各元素的含量值确定在合理的范围值内，从而保证ZM2合金在具有较好的铸造和焊接性能的同时，还能具有良好的拉伸性能。
具体实施方式
[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] ZM2合金是在ZM1的镁‑锌‑锆合金中添加稀土金属所得到的新型合金，其具有较高的强度以及中等塑性，但是低于ZM1合金的性能。ZM2合金容易铸造并且易于焊接，显微疏松倾向低，铸件致密性高。
[0039] ZM2合金主要由锌、铼、溶解锆、固体锆、镁以及含铈量不少于45％的稀土组成。其中，当其它成分处于规定范围内时，低锌、高稀土含量的合金具有较好的铸造和焊接性能，但是拉伸性能较差。反之，高锌、低稀土含量的合金则具有较好的拉伸性能，但是铸造和焊接性能较差。
[0040] 有鉴于此，本申请实施例提供了一种提升ZM2镁合金力学性能的方法，在该处理方法中，通过将镁合金中锆含量作为确定不变的数值后，再将镁合金中的锌含量确定为合金成分中锌含量的中间值，然后将镁合金中铼含量分别确定为合金成分中铼含量的最小值、中间值和最大值。将上述镁合金进行力学性能检测并比较后，将力学性能最佳的镁合金的铼含量作为确定不变的数值，再依次将镁合金中的锌含量确定为合金成分中锌含量的最小值、中间值和最大值。将上述镁合金进行力学性能检测并比较后，可以得到力学性能最佳的镁合金，并同时可以确定该镁合金所包含的锆元素、锌元素以及铼元素的含量。采用上述方法，可以经过较少的试验次数获得具有最佳力学性能的镁合金中各元素的含量范围。
[0041] 如图1所示，本申请实施例提供的提升ZM2镁合金力学性能的方法可以包括如下步骤：S110～S160，以下予以说明。
[0042] S110、将第一合金与第二合金中的锆含量确定为合金成分中的锆含量，其中，所述第一合金与所述第二合金中的锆含量相等。
[0043] 合金成分指的是相关技术中ZM2镁合金各元素的成分，一般情况下，ZM2镁合金中包括锌元素、铼元素、锆元素以及镁元素，其中，锌元素的含量为3.5％～5.0％，铼元素的含量为0.75％～1.75％，溶解锆元素的含量为≥0.5％，锆元素的含量为0.5％～1.0％，以及剩余含量的镁元素。第一合金和第二合金是需要进行力学性能测试的ZM2镁合金。在实际测试时，根据镁合金材料的成分要求以及以往的生产经验，可以将第一合金和第二合金中的锆含量确定为合金成分中的锆含量，即控制ZM2每个合金中锆含量的数值不变。这样不仅可以有效细化ZM2镁合金的晶粒，还能提升ZM2镁合金的力学性能。
[0044] S120、将多个所述第一合金中的锌含量均确定为所述合金成分中锌含量的中间值，以及将多个所述第一合金中的铼含量分别确定为所述合金成分中铼含量的最小值、中间值和最大值。
[0045] S130、检测并比较多个所述第一合金的力学性能。
[0046] 在本实施例中，可以将多个第一合金中的锌含量确定为合金成分中锌含量的中间值，即第一合金中的锌含量可以估算为4.25％～4.33％，同时，将第一合金中的铼含量分别确定为合金成分中铼含量的最小值、中间值和最大值，即第一合金中的铼含量可以估算为1.05％、1.39％和1.51％。将多个包含上述锆含量、锌含量以及铼含量配比的多个第一合金进行力学性能测试，并比较多个第一合金之间的力学性能。如表格1和表格2所示，当第一合金中的锆含量和锌含量保持不变时，随着铼含量的增加，第一合金的抗拉强度和屈服强度有明显的提升。
[0047]
[0048] 表格1
[0049]
[0050] 表格2
[0051] S140、将力学性能最佳的所述第一合金中的铼含量作为多个所述第二合金中的铼含量，以及将多个所述第二合金中的锌含量分别确定为所述合金成分中锌含量的最小值、中间值和最大值。
[0052] S150、检测并比较多个所述第二合金的力学性能。
[0053] 根据多个第一合金之间力学性能的比较可以得到铼含量对于ZM2镁合金力学性能的影响。在本实施例中，可以在多个第一合金中选择力学性能最佳的第一合金，并将该第一合金中的铼含量作为第二合金中的铼含量。同时，将第二合金中的锌含量分别确定为合金成分中锌含量的最小值、中间值和最大值。如表格3和表格4所示，当第一合金中的锆含量和铼含量保持不变时，随着锌含量的增加，第二合金的抗拉强度和屈服强度有明显的提升。
[0054]
[0055] 表格3
[0056]
[0057] 表格4
[0058] S160、对比所述第一合金与所述第二合金的力学性能，得到关于所述ZM2镁合金中锌含量与铼含量的目标含量范围。
[0059] 在本实施例中，随着对比第一合金和第二合金的力学性能，可以得出当ZM2镁合金中的锆含量和锌含量保持不变时，随着铼含量的增加，第一合金的抗拉强度和屈服强度有明显的提升。当ZM2镁合金中的锆含量和铼含量保持不变时，随着锌含量的增加，第二合金的抗拉强度和屈服强度有明显的提升。最终的实验方法表明，当铼元素的含量在1.0％～1.1％的范围，锌元素的含量在4.8％～5.0％时，可以得到力学性能最佳的ZM2镁合金。
[0060] 在本申请实施例提供的提升ZM2镁合金力学性能的方法中，通过将镁合金中锆含量作为确定不变的数值后，再将镁合金中的锌含量确定为合金成分中锌含量的中间值，然后将镁合金中铼含量分别确定为合金成分中铼含量的最小值、中间值和最大值。将上述镁合金进行力学性能检测并比较后，将力学性能最佳的镁合金的铼含量作为确定不变的数值，再依次将镁合金中的锌含量确定为合金成分中锌含量的最小值、中间值和最大值。将上述镁合金进行力学性能检测并比较后，可以得到力学性能最佳的镁合金，并同时可以确定该镁合金所包含的锆元素、锌元素以及铼元素的含量。采用上述方法，可以经过较少的试验次数获得具有最佳力学性能的镁合金中各元素的含量范围。
[0061] 在一些实施例中，步骤S130之前还可以包括步骤S131：
[0062] S131、按照所述第一合金中的锆含量、锌含量以及铼含量的配比进行熔炼并热处理得到多个第一合金。
[0063] 在一些实施例中，步骤S150之前还可以包括步骤S151：
[0064] S151、按照所述第二合金中的锆含量、锌含量以及铼含量的配比进行熔炼并热处理得到多个第二合金。
[0065] 在一些实施例中，步骤S130或S150中的熔炼过程还可以包括S171～S173：
[0066] S171、将包含所述第一合金或所述第二合金中锆含量、锌含量以及铼含量配比的原料置入熔炼炉中进行合金化处理；
[0067] S172、对进行合金化处理的原料进行精炼处理，并得到熔融状态的合金原料；
[0068] S173、将所述合金原料浇铸单铸成试棒类的所述第一合金或所述第二合金。
[0069] 当确定好第一合金和第二合金中的锆含量、锌含量以及铼含量的具体数值后，按照该具体数值配备相应的原料进行混合处理，随后将原料置于熔炼炉中进行合金化处理。在本实施例中，第一合金和第二合金的原料需要经过装炉、合金化、精炼、静置以及断口检查等步骤，得到熔融状态下的合金原料，并将该熔融状态下的合金原料进行浇铸单铸成试棒，以便于后续对其进行力学性能的测试。
[0070] 在一些实施例中，步骤S131中的热处理过程还可以包括步骤S1311～S1313：
[0071] 步骤S1311、将所述第一合金和所述第二合金分别放置在炉温为100℃的高温炉中；
[0072] 步骤S1312、启动所述高温炉的风机，将所述高温炉的温度控制在320℃～330℃之间，并持续7.5h～8h；
[0073] 步骤S1313、将加热后的所述第一合金和所述第二合金静置并自然冷却。
[0074] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
[0075] 最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
