RU2812104C1

RU2812104C1 - Method for processing magnesium alloys with yttrium and gadolinium

Info

Publication number: RU2812104C1
Application number: RU2023108798A
Authority: RU
Inventors: Елена Александровна Лукьянова; Татьяна Владимировна Добаткина; Ирина Евгеньевна Тарытина; Лазарь Леонович Рохлин; Наталья Сергеевна Мартыненко; Ольга Владиславовна Рыбальченко; Сергей Владимирович Добаткин; Михаил Михайлович Морозов; Владимир Сабитович Юсупов
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2024-01-22

Abstract

FIELD: metal chemistry.

SUBSTANCE: magnesium-based alloys of the Mg-Y-Gd-2r system, which may also additionally contain small amounts of other rare earth metals, in particular methods of their deformation processing, used in the automotive industry, aviation industry and rocket science as lightweight construction material for products operating at room temperature and at elevated temperatures (up to 300°C). The method of processing magnesium alloys with yttrium and gadolinium includes preliminary heat treatment by homogenization annealing at a temperature of 510-520°C for 6-8 hours, followed by quenching in water at room temperature, deformation by rotary forging at a temperature of 450-460°C with a total degree of deformation of 1.5-2 and subsequent heat treatment by aging at 200°C for 32-64 hours. In this case, during the processing, a structure is formed consisting of grains with a size of 20-35 microns, deformation twins, as well as strengthening particles of intermetallic phases rich in rare earth metals.

EFFECT: multiple increase in strength characteristics (tensile strength by more than 2 times and an increase in the conditional yield strength by more than 3 times) with sufficient structural ductility.

1 cl

Description

Изобретение относится к сплавам на основе магния, в частности к способам их деформационной обработки. Магний и сплавы на его основе характеризуются низким удельным весом, демпфирующей способностью и возможностью их применения в качестве легких конструкционных материалов в автомобилестроении, авиационной и космической отраслях.The invention relates to magnesium-based alloys, in particular to methods for their deformation processing. Magnesium and alloys based on it are characterized by low specific gravity, damping capacity and the possibility of their use as lightweight structural materials in the automotive, aviation and space industries.

Однако повышение прочностных характеристик магниевых сплавов является актуальной задачей, особенно для работы изделий в условиях нагрева. Наиболее распространенные легирующие элементы для магния, такие как, например, алюминий, цинк, марганец, не обеспечивают упрочняющее действие в сплавах при повышенных температурах. Для этой цели успешно используются редкоземельные металлы. Редкоземельные металлы в твердом магнии имеют переменную растворимость, которая уменьшается с понижением температуры, поэтому магниевые сплавы, содержащие их, упрочняются по механизму дисперсионного твердения с выделением частиц интерметаллидных соединений. Среди редкоземельных металлов в качестве легирующих компонентов для магния наилучшим образом показали себя иттрий и гадолиний, а также их различные сочетания, включающие цирконий в качестве модифицирующей добавки. Поэтому к сплавам системы Mg-Y-Gd-Zr проявляется большой интерес. С целью снижения стоимости более дорогостоящих иттрия и гадолиния целесообразно использование и менее дорогих редкоземельных металлов, которые могут частично заменять иттрий и гадолиний без потери механических свойств сплавов. В частности, такими элементами могут быть редкоземельные металлы первой половины ряда лантана, такие как церий, празеодим, неодим, самарий, добавка которых в небольшом количестве позволяет также сокращать продолжительность упрочняющей термической обработки старением. С другой стороны, для повышения прочности и пластичности магниевых сплавов применяется деформационная обработка, которая способствует измельчению зеренной структуры, тем самым определяя благоприятный комплекс механических и технологических свойств. При этом следует учесть, что, обеспечивая жаропрочность магниевых сплавов, редкоземельные металлы, которые из-за большой растворимости в магнии могут содержаться в достаточно больших количествах, также замедляют диффузионные процессы. Поэтому достижение наибольших прочностных свойств за счет сочетания дисперсионного и деформационного упрочнения может быть затруднено и требовать оптимизации режимов термической и механической обработок.However, increasing the strength characteristics of magnesium alloys is an urgent task, especially for the operation of products under heating conditions. The most common alloying elements for magnesium, such as, for example, aluminum, zinc, manganese, do not provide a strengthening effect in alloys at elevated temperatures. Rare earth metals have been successfully used for this purpose. Rare earth metals in solid magnesium have variable solubility, which decreases with decreasing temperature, therefore magnesium alloys containing them are strengthened by the mechanism of dispersion hardening with the release of particles of intermetallic compounds. Among rare earth metals, yttrium and gadolinium, as well as their various combinations, including zirconium as a modifying additive, have proven to be the best alloying components for magnesium. Therefore, there is great interest in alloys of the Mg-Y-Gd-Zr system. In order to reduce the cost of more expensive yttrium and gadolinium, it is advisable to use less expensive rare earth metals, which can partially replace yttrium and gadolinium without losing the mechanical properties of the alloys. In particular, such elements can be rare earth metals of the first half of the lanthanum series, such as cerium, praseodymium, neodymium, samarium, the addition of which in small quantities also makes it possible to reduce the duration of strengthening heat treatment by aging. On the other hand, to increase the strength and ductility of magnesium alloys, deformation processing is used, which contributes to the refinement of the grain structure, thereby determining a favorable set of mechanical and technological properties. It should be taken into account that, while ensuring the heat resistance of magnesium alloys, rare earth metals, which, due to their high solubility in magnesium, can be contained in fairly large quantities, also slow down diffusion processes. Therefore, achieving the highest strength properties through a combination of dispersion and strain hardening can be difficult and require optimization of thermal and mechanical treatment regimes.

Известен способ обработки магниевого сплава системы Mg-Y-Nd-Zr методом равноканального углового прессования RU 2678111 C1. Способ термомеханической обработки сплава на основе магния системы Mg-Y-Nd-Zr включает гомогенизирующий отжиг при температуре 500-530°С в течение 7-9 ч с последующим охлаждением на воздухе и равноканальное угловое прессование, которое проводят ступенчато в интервале температур 425-300°С с суммарной истинной деформацией 6,0-8,0. При этом равноканальное угловое прессование на каждой ступени осуществляют при температуре на 25°С ниже температуры предыдущей ступени до получения структуры, состоящей из зерен размером менее 1 мкм. В способе показано получение прочностных характеристик до 300 МПа с относительным удлинением 13,2%. Недостатком этого способа являются технические сложности его применения к заготовкам больших размеров и необходимость применения огромных усилий в прессах.There is a known method for processing a magnesium alloy of the Mg-Y-Nd-Zr system using the method of equal-channel angular pressing RU 2678111 C1. The method of thermomechanical processing of a magnesium-based alloy of the Mg-Y-Nd-Zr system includes homogenizing annealing at a temperature of 500-530°C for 7-9 hours, followed by cooling in air and equal-channel angular pressing, which is carried out stepwise in the temperature range 425-300 °C with a total true deformation of 6.0-8.0. In this case, equal-channel angular pressing at each stage is carried out at a temperature 25°C lower than the temperature of the previous stage until a structure consisting of grains less than 1 μm in size is obtained. The method shows obtaining strength characteristics up to 300 MPa with a relative elongation of 13.2%. The disadvantage of this method is the technical difficulties of its application to large workpieces and the need to use enormous forces in presses.

Известны способы гибридной обработки магниевых сплавов RU 2716612 C1, RU 2758798 C1. Способы включают гомогенизирующий отжиг, всестороннюю изотермическую ковку и изотермическую прокатку. Всестороннюю изотермическую ковку проводят ступенями и с постепенным увеличением скорости осадки. Данные способы являются технологически трудоемкими и могут быть применимы для получения изделий специального или особого назначения.Known methods for hybrid processing of magnesium alloys RU 2716612 C1, RU 2758798 C1. Methods include homogenizing annealing, all-round isothermal forging and isothermal rolling. All-round isothermal forging is carried out in steps and with a gradual increase in the upsetting rate. These methods are technologically labor-intensive and can be used to produce special or special-purpose products.

Известен способ обработки магниевого сплавов системы Mg-Al-Zn методом ротационной ковки RU 2664744 C1. Способ включает в себя предварительную обработку гомогенизационным отжигом при 450-500°С, ротационную ковку с суммарной истинной деформацией 2,5-3, которую осуществляют ступенчато в интервале температур 400-350°С с понижением температуры на каждой ступени 25°С до получения структуры, состоящей из зерен со средним размером менее 5 мкм, с большой плотностью двойников деформации. Достигаемый уровень свойств определяется пределом прочности 380 МПа и пределом текучести 330 МПа при относительном удлинении 12,6%. Несмотря на хорошие механические свойства, данный способ исключает возможность упрочнения для дисперсионно твердеющих сплавов, а температуры деформации со ступенчатым снижением не могут быть достаточными для протекания диффузионных процессов и эффективной пластической деформации в магниевых сплавах с редкоземельными металлами.There is a known method for processing magnesium alloys of the Mg-Al-Zn system by rotary forging RU 2664744 C1. The method includes pre-treatment by homogenization annealing at 450-500°C, rotational forging with a total true strain of 2.5-3, which is carried out stepwise in the temperature range 400-350°C with a temperature decrease at each step of 25°C until a structure is obtained , consisting of grains with an average size of less than 5 microns, with a high density of deformation twins. The achieved level of properties is determined by a tensile strength of 380 MPa and a yield strength of 330 MPa with a relative elongation of 12.6%. Despite the good mechanical properties, this method excludes the possibility of hardening for dispersion-hardening alloys, and the deformation temperatures with a stepwise decrease cannot be sufficient for diffusion processes and effective plastic deformation in magnesium alloys with rare earth metals.

Известен способ получения проволоки из магниевого сплава методом ротационной ковки CN 101745592 B. Способ рассматривает невысокие до 200°С нагревы перед деформацией для сплавов Mg-Al-Zn и не подходит для магниевых сплавов с редкоземельными металлами.There is a known method for producing wire from a magnesium alloy by rotary forging CN 101745592 B. The method considers low heating up to 200°C before deformation for Mg-Al-Zn alloys and is not suitable for magnesium alloys with rare earth metals.

Известен также деформируемый магниевый сплав и способ его получения CN 102828094 В. В указанном патенте сплавы содержат редкоземельные металлы неодим (0,1-10 масс. %), гадолиний (10-12 масс. %), иттрий (3-5 масс. %), а также цинк (0,5-2 масс. %) и цирконий (0,3-0,8 масс. %). Литые заготовки сплавов рекомендуется обрабатывать на твердый раствор при температурах 500-550°С в течение 2-32 ч, затем проводить экструзию при температурах 380-480°С со степенью вытяжки 13 и искусственное старение при 180-250°С в течение 2-100 ч. В сплавах, содержащих редкоземельные металлы, при данном способе обработке могут быть достигнуты предел прочности 420 МПа и предел текучести 320 МПа при относительном удлинении 3,5-4,8%, при этом формируется структура, в которой выделившаяся фаза тройного соединения магния, иттрия и цинка располагается вдоль направления экструзии. Данный способ обработки магниевых сплавов с редкоземельными металлами можно рассматривать в качестве прототипа, как наиболее близкий к предлагаемой обработке. Недостатками такого способа обработки является то, что заявленный уровень свойств может быть достигнут преимущественно в сплавах с высоким содержанием дорогостоящих редкоземельных металлов, а экструзия должна проводится только при высоких степенях вытяжки, при этом прочностные возможности сплавов остаются не исчерпанными при невысокой пластичности.A deformable magnesium alloy and a method for its production CN 102828094 B are also known. In this patent, the alloys contain rare earth metals neodymium (0.1-10 wt.%), gadolinium (10-12 wt.%), yttrium (3-5 wt.% ), as well as zinc (0.5-2 wt.%) and zirconium (0.3-0.8 wt.%). It is recommended to process cast alloy billets into a solid solution at temperatures of 500-550°C for 2-32 hours, then extrusion at temperatures of 380-480°C with a drawing ratio of 13 and artificial aging at 180-250°C for 2-100 h. In alloys containing rare earth metals, with this processing method, a tensile strength of 420 MPa and a yield strength of 320 MPa can be achieved with a relative elongation of 3.5-4.8%, while a structure is formed in which the precipitated phase of a ternary magnesium compound, yttrium and zinc are located along the extrusion direction. This method of processing magnesium alloys with rare earth metals can be considered as a prototype, as the closest to the proposed processing. The disadvantages of this processing method are that the declared level of properties can be achieved mainly in alloys with a high content of expensive rare earth metals, and extrusion should be carried out only at high degrees of drawing, while the strength capabilities of the alloys remain unexhausted with low ductility.

Задачей данного изобретения является создание способа обработки магниевых сплавов с иттрием и гадолинием, которые также могут содержать небольшие добавки других редкоземельных металлов, позволяющего получить на стандартном оборудовании продукт с высокими прочностными характеристиками, который также мог бы быть использован для работы при повышенных (до 300°С) температурах.The objective of this invention is to create a method for processing magnesium alloys with yttrium and gadolinium, which may also contain small additions of other rare earth metals, making it possible to obtain a product with high strength characteristics using standard equipment, which could also be used for operation at elevated temperatures (up to 300°C). ) temperatures.

Техническим результатом изобретения является многократное повышение прочностных характеристик: предела прочности более чем в 2 раза и условного предела текучести более чем в 3 раза при достаточной конструкционной пластичности.The technical result of the invention is a multiple increase in strength characteristics: tensile strength by more than 2 times and conditional yield strength by more than 3 times with sufficient structural ductility.

Технический результат достигается тем, что магниевые сплавы с иттрием и гадолинием подвергаются предварительной термообработке путем гомогенизационного отжига при температуре 510-520°С в течение 6-8 ч с последующей закалкой в воде комнатной температуры, деформации методом ротационной ковки при температуре 450-460°С с суммарной истинной деформацией 1,5-2, в процессе которой происходит выделение упрочняющих богатых редкоземельными металлами фаз, и последующей термической обработке старением при 200°С в течение 32-64 ч до получения структуры, состоящей из зерен размером 20-35 мкм, двойников деформации, а также ультрадисперсных частиц интерметаллидных фаз.The technical result is achieved by the fact that magnesium alloys with yttrium and gadolinium are subjected to preliminary heat treatment by homogenization annealing at a temperature of 510-520°C for 6-8 hours, followed by quenching in water at room temperature, deformation by rotational forging at a temperature of 450-460°C with a total true deformation of 1.5-2, during which the release of strengthening phases rich in rare earth metals occurs, and subsequent heat treatment by aging at 200°C for 32-64 hours to obtain a structure consisting of grains 20-35 microns in size, twins deformation, as well as ultrafine particles of intermetallic phases.

Сущность изобретения заключается в следующем. Проводимый предварительный гомогенизационный отжиг слитков в интервале температур 510-520°С в течение 6-8 ч с закалкой в воде комнатной температуры позволяет получить в сплавах с иттрием и гадолинием, однородную структуру, устранить химическую ликвацию, обеспечить необходимую пластичность для проведения последующей ротационной ковки и максимально насытить магниевый твердый раствор редкоземельными металлами, входящими в состав сплавов. Поскольку редкоземельные металлы замедляют в магнии диффузионные процессы, гомогенизационный отжиг осуществляется в более высоком интервале температур, близких к эвтектическим, нежели для стандартной обработки магниевых сплавов, не содержащих редкоземельные металлы. В результате чего полученная структура сплавов должна быть преимущественно однофазной и состоять из зерен магниевого твердого раствора размером 80-100 мкм.The essence of the invention is as follows. Preliminary homogenization annealing of ingots in the temperature range 510-520°C for 6-8 hours with quenching in water at room temperature makes it possible to obtain a homogeneous structure in alloys with yttrium and gadolinium, eliminate chemical segregation, provide the necessary plasticity for subsequent rotational forging and saturate the magnesium solid solution as much as possible with rare earth metals included in the alloys. Since rare earth metals slow down diffusion processes in magnesium, homogenization annealing is carried out in a higher temperature range, close to eutectic, than for standard processing of magnesium alloys that do not contain rare earth metals. As a result, the resulting alloy structure should be predominantly single-phase and consist of grains of magnesium solid solution with a size of 80-100 microns.

Ротационная ковка проводится при температуре нагрева 450-460°С за 15-20 проходов, обеспечивая истинную деформацию 1,5-2. Выбранная температура нагрева ротационной ковки является более высокой по сравнению с используемыми обычно обработками сплавов и обусловлена тем, что наличие редкоземельных металлов в магниевых сплавах в общем затрудняет обработку таких материалов деформационными методами. В процессе ротационной ковки проходят два процесса, каждый из которых вносит вклад в упрочнение сплавов. С одной стороны, идет поэтапное измельчение зерен и нарастание в них плотности двойников деформации, с другой стороны - происходит распад пересыщенного магниевого твердого раствора, полученного на этапе гомогенизационного отжига и закалки. В результате распада пересыщенного магниевого твердого раствора выделяются упрочняющие частицы интерметаллидных фаз, обогащенные редкоземельными металлами, размер которых в зависимости от состава сплава может меняться от наноразмерных до 1,5 мкм. Таким образом, на этапе завершения проведения ротационной ковки получается структура сплавов, состоящая из зерен магниевого твердого раствора размером 20-35 мкм, внутри которых присутствуют двойники деформации, а также присутствуют частицы интерметаллидных фаз, которые являются армирующим компонентом в магниевой матрице. Поскольку повышенная температура ротационной ковки 450-460°С незначительно ниже температуры гомогенизационного отжига 510-520°С, распад твердого раствора, идущий в процессе деформации, является лишь частичным. Таким образом, магниевый твердый раствор остается по-прежнему достаточно насыщенным, а значит на этом этапе сплавы после деформации имеют дополнительный потенциал для упрочнения по механизму дисперсионного твердения при старении при более низкой температуре.Rotary forging is carried out at a heating temperature of 450-460°C for 15-20 passes, providing a true deformation of 1.5-2. The selected heating temperature for rotary forging is higher than conventional alloy processing and is due to the fact that the presence of rare earth metals in magnesium alloys generally makes it difficult to process such materials by deformation methods. Rotary forging involves two processes, each of which contributes to the hardening of the alloys. On the one hand, there is a gradual refinement of grains and an increase in the density of deformation twins in them, on the other hand, there is a decomposition of the supersaturated magnesium solid solution obtained at the stage of homogenization annealing and hardening. As a result of the decomposition of a supersaturated magnesium solid solution, strengthening particles of intermetallic phases are released, enriched with rare earth metals, the size of which, depending on the composition of the alloy, can vary from nanosized to 1.5 microns. Thus, at the stage of completion of rotational forging, an alloy structure is obtained, consisting of grains of magnesium solid solution 20-35 microns in size, inside of which there are deformation twins, and there are also particles of intermetallic phases, which are a reinforcing component in the magnesium matrix. Since the elevated rotational forging temperature of 450-460°C is slightly lower than the homogenization annealing temperature of 510-520°C, the decomposition of the solid solution that occurs during the deformation process is only partial. Thus, the magnesium solid solution remains sufficiently saturated, which means that at this stage the alloys after deformation have additional potential for strengthening through the mechanism of precipitation hardening during aging at a lower temperature.

Последующее старение при 200°С в течение 32-64 ч обеспечивает максимальное упрочнение сплавов в результате распада магниевого твердого раствора. При этом частицы интерметаллидных фаз, выделяющиеся при старении 200°С, в отличие от выделившихся частиц при 450-460°С в процессе деформации, являются ультрамелкодисперсными, в том числе могут сохранять когерентность с магниевой матрицей, тем самым препятствуя базисному скольжению.Subsequent aging at 200°C for 32-64 hours ensures maximum strengthening of the alloys as a result of the decomposition of the magnesium solid solution. In this case, the particles of intermetallic phases released during aging at 200°C, in contrast to the particles released at 450-460°C during deformation, are ultrafinely dispersed, including the ability to maintain coherence with the magnesium matrix, thereby preventing basal slip.

Пример №1.Example No. 1.

Обработке подвергали сплав Mg - 3,9% Y - 5,8% Gd - 0,3% Zr (масс. %).The alloy Mg - 3.9% Y - 5.8% Gd - 0.3% Zr (wt.%) was processed.

Полученные литьем заготовки диаметром 19 мм гомогенизировали при температуре 515°С в течение 6 ч и закаливали в воду комнатной температуры. После гомогенизационного отжига сплавы имели однородную структуру, состоящую из зерен магниевого твердого раствора со средним размером 90,7±3,4 мкм. После гомогенизационного отжига при испытаниях на растяжения были получены следующие механические свойства - предел прочности 230 МПа, условный предел текучести 160 МПа и относительное удлинение 9,3%.The cast blanks with a diameter of 19 mm were homogenized at a temperature of 515°C for 6 hours and quenched in water at room temperature. After homogenization annealing, the alloys had a uniform structure consisting of grains of magnesium solid solution with an average size of 90.7 ± 3.4 μm. After homogenization annealing, the following mechanical properties were obtained during tensile tests - tensile strength of 230 MPa, proof strength of 160 MPa and elongation of 9.3%.

Ротационную ковку проводили на ротационно-ковочной машине РКМ 2129.02 при температуре 450°С до конечного диаметра прутка 9 мм, так что суммарная истинная деформация составила 1,6. Ротационная ковка привела к измельчению зеренной структуры в 4 раза со средним размером зерна магниевого твердого раствора 23,1±0,7 мкм. В пределах зерен магниевого твердого раствора наблюдались также двойники деформации. Распад пересыщенного магниевого твердого раствора в процессе деформации с образованием мелкодисперсных фаз, богатых редкоземельными металлами, подтверждался результатами изучения кинетики старения, определяемой по изменению твердости и удельного сопротивления сплавов в зависимости от продолжительности старения. После ротационной ковки прочностные свойства достигли высоких значений в сочетании с хорошей пластичностью. Предел прочности составил 390 МПа, условный предел текучести - 360 МПа, относительное удлинение - 7,6%.Rotary forging was carried out on a RKM 2129.02 rotary forging machine at a temperature of 450°C to a final rod diameter of 9 mm, so that the total true deformation was 1.6. Rotational forging led to a refinement of the grain structure by a factor of 4 with an average grain size of the magnesium solid solution of 23.1 ± 0.7 μm. Deformation twins were also observed within the grains of the magnesium solid solution. The decomposition of a supersaturated magnesium solid solution during deformation with the formation of finely dispersed phases rich in rare earth metals was confirmed by the results of studying the kinetics of aging, determined by changes in the hardness and resistivity of the alloys depending on the duration of aging. After rotational forging, the strength properties reached high values in combination with good ductility. The tensile strength was 390 MPa, the proof strength was 360 MPa, and the relative elongation was 7.6%.

После ротационной ковки прутки сплава подвергали изотермическому старению при 200°С в течение 64 ч, что соответствовало максимальному приросту твердости сплавов. Проведение дополнительного старения не привело к видимому изменению микроструктуры в оптическом микроскопе - сохраняется размер зерна и присутствующие в них двойники деформации. Однако в зернах сплавов присутствовал рябой контраст, свидетельствующий о протекании процессов распада и выделении мелкодисперсных фаз, богатых редкоземельными металлами. В состаренном после ротационной ковки состоянии в сплаве были получены механические свойства: предел прочности - 485 МПа, условный предел текучести - 455 МПа, относительное удлинение - 4,6%.After rotational forging, the alloy rods were subjected to isothermal aging at 200°C for 64 hours, which corresponded to the maximum increase in the hardness of the alloys. Additional aging did not lead to a visible change in the microstructure in an optical microscope - the grain size and the deformation twins present in them are preserved. However, there was a pockmarked contrast in the grains of the alloys, indicating the occurrence of decomposition processes and the release of finely dispersed phases rich in rare earth metals. In the aged state after rotational forging, the following mechanical properties were obtained in the alloy: tensile strength - 485 MPa, proof strength - 455 MPa, relative elongation - 4.6%.

Пример №2.Example No. 2.

Обработке подвергали сплав Mg - 3,1% Y - 4,4% Gd - 0,6% Sm - 0,1% Zr.The alloy Mg - 3.1% Y - 4.4% Gd - 0.6% Sm - 0.1% Zr was processed.

Литые заготовки диаметром 19 мм гомогенизировали при температуре 515°С в течение 6 ч и закаливали в воду комнатной температуры. Гомогенизация способствовала формированию однородной структуры, состоящей из зерен магниевого твердого раствора с средним размером зерна 92,4±3,0 мкм, которая обеспечила предел прочности 190 МПа, условный предел текучести 120 МПа, относительное удлинение 11,3%.Cast blanks with a diameter of 19 mm were homogenized at a temperature of 515°C for 6 hours and quenched in water at room temperature. Homogenization contributed to the formation of a homogeneous structure consisting of grains of magnesium solid solution with an average grain size of 92.4 ± 3.0 μm, which provided a tensile strength of 190 MPa, a proof strength of 120 MPa, and a relative elongation of 11.3%.

Ротационную ковку осуществляли при температуре 450°С до конечного диаметра прутка 9 мм с суммарной истинной деформацией 1,6. Исследование микроструктуры деформированного сплава выявило после ротационной ковки присутствие двойников деформации в структуре со средним размером зерен 30,1±0,9 мкм. Предел прочности составил 365 МПа, условный предел текучести - 350 МПа, относительное удлинение - 7,0%Rotary forging was carried out at a temperature of 450°C to a final rod diameter of 9 mm with a total true strain of 1.6. A study of the microstructure of the deformed alloy after rotational forging revealed the presence of deformation twins in the structure with an average grain size of 30.1 ± 0.9 μm. The tensile strength was 365 MPa, the proof strength was 350 MPa, the relative elongation was 7.0%

Последующее после ротационной ковки старение при 200°С в течение 64 ч, соответствующее максимальному упрочнению, позволило достичь предела прочности 405 МПа, условного предела текучести 385 МПа с относительным удлинением 6,7%Subsequent aging after rotational forging at 200°C for 64 hours, corresponding to maximum hardening, made it possible to achieve a tensile strength of 405 MPa, a proof strength of 385 MPa with a relative elongation of 6.7%

Пример №3Example No. 3

Обработке подвергали сплав Mg - 3,6% Y - 5,1% Gd - 1,2% Sm - 0,3% Zr.The alloy Mg - 3.6% Y - 5.1% Gd - 1.2% Sm - 0.3% Zr was processed.

Литые заготовки диаметром 19 мм подвергали гомогенизирующему отжигу при 520°С в течение 6 ч и закаливали в воду комнатной температуры. После гомогенизации зерна магниевого твердого раствора имели средний размер 92,6±3,1 мкм, а механические свойства составили 255 МПа по пределу прочности, 180 МПа по условному пределу текучести и при относительном удлинении 4,3%.Cast billets with a diameter of 19 mm were subjected to homogenizing annealing at 520°C for 6 hours and quenched in water at room temperature. After homogenization, the grains of the magnesium solid solution had an average size of 92.6 ± 3.1 μm, and the mechanical properties were 255 MPa for tensile strength, 180 MPa for proof strength and elongation of 4.3%.

Ротационную ковку проводили при температуре 460°С также до конечного диаметра прутка 9 мм суммарной истинной деформацией 1,6. Микроструктура сплавов после ротационной ковки состояла из зерен магниевого твердого раствора со средним размером 33,6±1,2 мкм, в которых также присутствовали двойники деформации. Механические испытания показали, что в деформированном состоянии достигаются механические свойства: предел прочности - 380 МПа, условный предел текучести - 335 МПа, относительное удлинение 7,0%.Rotary forging was carried out at a temperature of 460°C also to a final rod diameter of 9 mm with a total true strain of 1.6. The microstructure of the alloys after rotational forging consisted of grains of magnesium solid solution with an average size of 33.6 ± 1.2 μm, in which deformation twins were also present. Mechanical tests have shown that in the deformed state the following mechanical properties are achieved: tensile strength - 380 MPa, proof strength - 335 MPa, relative elongation - 7.0%.

После ротационной ковки следовало старение при 200°С в течение 64 ч, обеспечивающее максимальное упрочнение. Дополнительное старение, проводимое после ротационной ковки, привело к дополнительному повышению прочностных свойств до 460 МПа по пределу прочности, 430 МПа по условному пределу текучести, с относительным удлинением 4,5%Rotational forging was followed by aging at 200°C for 64 hours, which ensured maximum hardening. Additional aging carried out after rotational forging led to an additional increase in strength properties to 460 MPa for ultimate strength, 430 MPa for proof strength, with an elongation of 4.5%

Claims

A method for processing magnesium alloys with yttrium and gadolinium, including preliminary heat treatment of the alloy, rotational forging and subsequent heat treatment, characterized in that the preliminary heat treatment is carried out by homogenization annealing at a temperature of 510-520°C for 6-8 hours, followed by quenching in water at room temperature, rotational forging is performed at a temperature of 450-460°C with a total true deformation of 1.5-2, and subsequent heat treatment is carried out by aging at a temperature of 200°C for 32-64 hours until a structure consisting of magnesium grains is obtained solid solution with a size of 20-35 microns, inside of which there are deformation twins and ultradisperse particles of intermetallic phases enriched in yttrium and gadolinium.