專利名稱：一種含稀土鎂鋁合金及其熔煉工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂鋁合金，尤其涉及一種含稀土鎂鋁合金及其熔煉工藝，屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、阻尼性高、電磁屏蔽性能佳及可回收性好的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于航天、航空、通訊、交通、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域。由于鎂合金室溫變形困難，其變形加工常需在200～500℃，目前鎂合金制品通常采用壓鑄的方式獲得，但變形鎂合金比壓鑄鎂合金具有更優(yōu)良的力學(xué)性能。通過細(xì)化鎂合金鑄態(tài)晶粒的方式，能夠提高鎂合金的變形性能。
一般鎂合金鑄態(tài)組織的細(xì)化方法有①過熱法，此種方法能源消耗較大，且對熔煉坩鍋損耗大；②碳變質(zhì)法，工業(yè)中常用方法；③添加合金元素法，比如添加Zr、Sr、稀土元素，但Zr元素一般對Mg-Zn系鎂合金有較好的細(xì)化效果，而對鎂鋁系鎂合金沒有細(xì)化效果?，F(xiàn)有技術(shù)不添加稀土元素材料的鑄態(tài)固溶組織照片，如圖1所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含稀土鎂鋁合金及其熔煉工藝，在熔煉過程中添加稀土元素Ce，采用最佳的熔煉參數(shù)，有效細(xì)化鎂鋁合金鑄態(tài)晶粒。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種含稀土鎂鋁合金，其特征在于其成分的質(zhì)量百分含量如下——Al1～6Wt％，Zn0.6～2Wt％，
Ce0.1～2Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，該鎂鋁合金其余組分為Mg和其它雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，上述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，其特征在于先將純鎂放入坩鍋熔煉爐里，升溫至700～750℃，再依次放入鋁錠及鋅錠，在690～740℃加入稀土鈰，攪拌并靜置10～40分鐘，然后在680～740℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠。
更進(jìn)一步地，上述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，整個(gè)熔煉過程，采用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體。
再進(jìn)一步地，上述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，所述稀土鈰以鎂鈰中間合金的形式加入。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在(1)本發(fā)明在熔煉過程中添加稀土元素Ce，不僅能夠細(xì)化合金的鑄態(tài)組織，還能提高材料的綜合性能，比如耐熱性能，顯著提高材料的綜合力學(xué)性能；(2)采用最佳的熔煉參數(shù)，使用SF6保護(hù)整個(gè)熔煉過程，避免合金元素及稀土元素的燒損；(3)本發(fā)明工藝過程簡便易行，能生產(chǎn)出化學(xué)成分合格、雜質(zhì)含量低、質(zhì)量優(yōu)良、鑄態(tài)晶粒細(xì)小的含稀土鎂鋁合金。


圖1現(xiàn)有技術(shù)不添加稀土元素材料的鑄態(tài)固溶組織照片；圖2本發(fā)明實(shí)施例1合金的鑄態(tài)固溶組織照片；圖3本發(fā)明實(shí)施例2合金的鑄態(tài)固溶組織照片。
具體實(shí)施例方式
為了制造成分合格、雜質(zhì)含量低、質(zhì)量優(yōu)良、鑄態(tài)晶粒細(xì)小的鎂鋁合金，進(jìn)而能夠有效提高鎂鋁系鎂合金的綜合力學(xué)性能，本發(fā)明提供一種鎂鋁系合金的熔煉方法，熔煉過程采用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)，避免合金元素的燒損；在熔煉過程中，加入Ce元素，合適的熔煉工藝下細(xì)化材料的鑄態(tài)組織。
含稀土鎂鋁合金，該合金中的Al1～6Wt％，Zn0.6～2Wt％，Ce0.1～2Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，該鎂鋁合金其余組分為Mg和其它雜質(zhì)。
含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝為先將純鎂放入坩鍋熔煉爐里，升溫至700～750℃，再依次放入鋁錠及鋅錠(鋁為高純鋁錠，鋅為高純鋅錠)，在690～740℃加入稀土鎂鈰中間合金(稀土鈰以鎂鈰中間合金的形式加入)，攪拌并靜置10～40分鐘，然后在680～740℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠；整個(gè)熔煉過程，采用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體。
本發(fā)明技術(shù)方案，在鎂鋁合金熔煉過程中，加入稀土元素能夠有效細(xì)化材料的組織。稀土Ce在鎂中的固溶度很小，在凝固過程中固/液界面前沿Ce容易富集引起成分過冷形成新形核帶導(dǎo)致材料的組織細(xì)化。同時(shí)，本發(fā)明中稀土的添加溫度為690～740℃，一方面避免了溫度過低所造成的稀土不能充分發(fā)揮細(xì)化效果；另一方面避免了溫度過高，稀土的燒損及坩堝中的Fe、Ni元素污染熔體。稀土元素不僅能夠細(xì)化合金的鑄態(tài)組織，還能提高材料的綜合性能，比如耐熱性能；同時(shí)中國的稀土儲(chǔ)藏量非常大，能夠充分保證稀土在鎂合金中的應(yīng)用。
本發(fā)明使用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體，有效降低稀土元素的燒損。
采用本方法熔爐的鎂鋰合金，可控制雜質(zhì)元素Fe≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％。
值得注意的是，在合金的熔煉過程中，各個(gè)元素均有不同程度的燒損，其燒損率Al0.5～5％，Zn0.5～8％，Ce1～8％；在配料的過程中應(yīng)給予補(bǔ)足。
實(shí)施例1先將純鎂放入坩鍋熔煉爐里，升溫至700℃；再依次加入占爐料總金屬3.15Wt％的鋁及1.1Wt％鋅(鋁為高純鋁錠，鋅為高純鋅錠)；接著在720℃加入占爐料金屬0.35Wt％的稀土鈰(稀土鈰以鎂鈰中間合金的形式加入)，攪拌并靜置25分鐘；然后在720℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠；整個(gè)熔煉過程中，使用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體，以減少合金元素的燒損。
經(jīng)檢測，所熔煉的合金的成分(Wt％)如下

顯微組織照片如附圖2所示，可明顯看出，合金的鑄態(tài)組織得到了細(xì)化。
實(shí)施例2先將純鎂放入坩鍋熔煉爐里，升溫至700℃；再依次加入占爐料總金屬3.2Wt％的鋁及1.0Wt％鋅元素(鋁為高純鋁錠，鋅為高純鋅錠)；接著在710℃加入占爐料總金屬1.25Wt％的稀土鈰(稀土鈰以鎂鈰中間合金的形式加入)，攪拌并靜置25分鐘；然后在720℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠；整個(gè)熔煉過程中，使用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體，以減少合金元素的燒損。
經(jīng)檢測，所熔煉的合金的成分(Wt％)如下

顯微組織照片如附圖3所示，可明顯看出，合金的鑄態(tài)組織得到了顯著細(xì)化。
以上實(shí)施例表明，本發(fā)明工藝過程簡便易行，按照本發(fā)明的工藝方法，能夠生產(chǎn)出化學(xué)成分合格、雜質(zhì)含量低、質(zhì)量優(yōu)良、鑄態(tài)晶粒細(xì)小的含稀土鎂鋁合金。
需要說明的是，除上述實(shí)施方式以外，本發(fā)明尚有其它多種實(shí)施方式。凡采用等同替換或者等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種含稀土鎂鋁合金，其特征在于其成分的質(zhì)量百分含量如下—Al 1～6Wt％，Zn 0.6～2Wt％，Ce 0.1～2Wt％，F(xiàn)e ≤0.010Wt％，Ni ＜0.001Wt％，該鎂鋁合金其余組分為Mg和其它不可避免的雜質(zhì)。
2.熔煉權(quán)利要求1所述的一種含稀土鎂鋁合金的工藝，其特征在于先將純鎂放入坩鍋熔煉爐里，升溫至700～750℃，再依次加入鋁錠及鋅錠，在690～740℃加入稀土鈰，攪拌并靜置10～40分鐘，然后在680～740℃進(jìn)行澆注，獲得含稀土鎂鋁合金的鑄錠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，其特征在于整個(gè)熔煉過程，采用SF6、CO2及壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)熔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，其特征在于所述稀土鈰以鎂鈰中間合金的形式加入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含稀土鎂鋁合金的熔煉工藝，其特征在于將純鎂放入坩鍋熔煉爐，在SF6、CO2和壓縮空氣所組成的混合氣體保護(hù)下，升溫至700℃，依次加入占爐料金屬總重量3.2Wt％的鋁錠和1.0Wt％鋅錠，接著升溫至720℃，以鎂鈰中間合金的形式加入稀土鈰，稀土鈰的加入量占爐料金屬總重量1.25Wt％，攪拌并靜置25分鐘，最后在720℃溫度下進(jìn)行澆注，從而獲得含稀土鎂鋁合金鑄錠。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含稀土鎂鋁合金及其熔煉工藝，該合金中Al1～6Wt％，Zn0.6～2Wt％，Ce0.1～2Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％；其制法為先將純鎂放入坩堝熔煉爐里，升溫至700～750℃，再依次放入鋁錠及鋅錠，在690～740℃加入稀土鎂鈰中間合金，攪拌并靜置10～40分鐘，然后在680～740℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠；整個(gè)熔煉過程，采用SF
文檔編號(hào)C22C23/02GK1928138SQ20061009651
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者鐘皓, 閆蘊(yùn)琪, 陳琦, 張慧, 翁文憑 申請人:蘇州有色金屬加工研究院