本發(fā)明涉及鎂合金鑄造領域，特別是涉及一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝。

背景技術：

目前鎂合金生產(chǎn)常采用半連續(xù)鑄造技術，即以一定的澆鑄速度將鎂合金連續(xù)澆入特制的定?！Y晶器內(nèi)，并以一定的速度將鑄錠拉出，脫離開結晶器的已凝固成鑄坯的部分立即受到來自結晶器下緣處的二次冷卻水的直接冷卻，錠坯的結晶層也隨之連續(xù)地向中心區(qū)域推進并完全凝固結晶，待拉出所要生產(chǎn)的鑄錠長度后，再進行第二次澆鑄，直至鑄坯長度達到規(guī)定尺寸后，停止鑄造，卸下鑄坯，鑄造機底座回到原始位置，即完成一個鑄次。

但是，由于鎂合金是密排立方體結構，且導熱能力較低，在鑄造過程中容易造成晶粒粗大、成分偏析以及熱裂紋等問題。因此，采用傳統(tǒng)半連鑄工藝生產(chǎn)的鎂合金質(zhì)量較差。大量試驗表明，在鎂合金鑄造過程中，分不同的時間、不同的溫度，分批加入中間合金，可以增加鎂合金鑄造棒的密度。此外，在黑色金屬和鋁合金的半連續(xù)鑄造過程中施加磁場可以有效降低晶粒尺寸、減少成分偏析，提高鑄件整體質(zhì)量。但是，外加磁場在鎂合金半連續(xù)鑄造中的應用研究較少，且工藝尚不成熟。

晶粒細化還要有合金純化一項，現(xiàn)在普遍采用移液泵或低壓鑄造方式，他們的缺點是移液過程夾帶雜質(zhì)，沒有沉淀時間。

因此，改進現(xiàn)有鎂合金的半連續(xù)鑄造工藝，優(yōu)化熔煉、鑄造參數(shù)，對鑄造出鑄錠晶粒合適，組織均勻，不易產(chǎn)生熱裂紋的鎂合金具有重要作用。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝，能制得晶粒尺寸小于或等于100μm的鎂合金鑄錠，其沒有熱裂紋等缺陷，拉伸強度較傳統(tǒng)鎂合金至少提高了16％，抗腐蝕性能提高提高約30％。

為此，本發(fā)明的技術方案如下：

一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝，包括如下步驟：

1)將純鎂在熔化爐中，氬氣保護環(huán)境，充分熔化，熔化溫度為665-685℃，得到熔體；

2)繼續(xù)升溫，到690～700℃分批加入中間合金，配制成所需鎂合金熔體；利用高度落差使鎂合金熔體自動流入保溫鑄造爐，同時對于最后流入保溫鑄造爐的鎂合金熔體需先進行過濾，除去容器底部雜質(zhì)；

3)所述鎂合金熔體全部處于保溫鑄造爐中后，使該保溫鑄造爐90°翻轉后靜置，利用自流方式使鎂合金熔體從所述保溫鑄造爐底部向上至少200mm處流處，經(jīng)導流槽進入結晶器，待鎂合金熔體結晶后得到鑄錠。

步驟3)中限制熔體流出的位置，使剩余雜質(zhì)過濾在保溫鑄造爐下部的沉淀區(qū)不能放出，保證合金鑄造中的二次氧化和純凈。

該鑄錠的直徑為180～200mm。

進一步，所述中間合金為鋁錳合金、鎂鋅合金、鎂錳合金、鎂鋯合金、鎂鋁鋅合金或鎂鋅鋯合金。

優(yōu)選，所述鎂鋁鋅合金為az31b、az31s、az41m、az61a、az80a、az63b或az91鎂鋁鋅合金。

優(yōu)選，所述鎂錳合金為mic、mim或mis鎂錳合金。

優(yōu)選，所述鎂鋅鋯合金為zk61m或zk60合金。

利用本發(fā)明提供的方法得到的鎂合金鑄錠，具有100μm或更低的晶粒尺寸，其在使用中沒有熱裂紋等缺陷，同時該az31鎂合金鑄錠的拉伸強度與傳統(tǒng)鎂合金相比至少提高了16％；鎂合金鑄錠的耐腐蝕性能至少提高30％。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述。

實施例1

一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝，其特征在于包括如下步驟：

1)將純鎂在熔化爐中，氬氣保護環(huán)境，充分熔化，熔化溫度為665℃，得到熔體；

2)繼續(xù)升溫，到700℃分批加入鎂鋁中間合金和鎂鋅中間合金；其中鎂鋁合金和鎂鋅合金質(zhì)量比為3：1，配制成所需鎂合金熔體；利用250mm高度落差使鎂合金熔體自動流入保溫鑄造爐，同時對于最后流入保溫鑄造爐的鎂合金熔體需先進行過濾，除去容器底部雜質(zhì)；

3)所述鎂合金熔體全部處于保溫鑄造爐中后，使該保溫鑄造爐90°翻轉后靜置，利用自流方式使鎂合金熔體從所述保溫鑄造爐底部向上250mm處流出，經(jīng)導流槽進入結晶器，待鎂合金熔體結晶后得到鑄錠。該鑄錠的直徑為200mm。

利用本發(fā)明提供的方法得到的az31鎂合金鑄錠，具有100μm的晶粒尺寸，其在使用中沒有熱裂紋等缺陷。該合金抗拉強度為280mpa,屈服強度175mpa，其力學性能，與傳統(tǒng)鎂合金相比提高了16％。

對鎂合金鑄錠放入5wt％nacl溶液240h后進行失重評價,本發(fā)明的合金腐蝕速率為4.52*10^-7，常規(guī)az31鎂合金的腐蝕速率為6.80*10^-7，腐蝕速率較常規(guī)az31鎂合金降低了35％。本發(fā)明合金體現(xiàn)了較好的耐腐蝕性能.

實施例2

一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝，其特征在于包括如下步驟：

1)將純鎂在熔化爐中，氬氣保護環(huán)境，充分熔化，熔化溫度為675℃，得到熔體；

2)繼續(xù)升溫，到690℃分批加入鎂鋁中間合金和鎂鋅中間合金；其中鎂鋁中間合金和鎂鋅中間合金的質(zhì)量比為6：1，配制成所需鎂合金熔體；利用250mm高度落差使鎂合金熔體自動流入保溫鑄造爐，同時對于最后流入保溫鑄造爐的鎂合金熔體需先進行過濾，除去容器底部雜質(zhì)；

3)所述鎂合金熔體全部處于保溫鑄造爐中后，使該保溫鑄造爐90°翻轉后靜置，利用自流方式使鎂合金熔體從所述保溫鑄造爐底部向上230mm處流出，經(jīng)導流槽進入結晶器，待鎂合金熔體結晶后得到鑄錠。該鑄錠的直徑為180mm。

利用本發(fā)明提供的方法得到的az61鎂合金鑄錠，具有90μm的晶粒尺寸，其在使用中沒有熱裂紋等缺陷。該合金抗拉強度為310mpa,屈服強度190mpa，其力學性能，與傳統(tǒng)az61鎂合金相比提高了20％。

對鎂合金鑄錠放入5wt％nacl溶液240h后進行失重評價,本發(fā)明的合金腐蝕速率為3.40*10^-7，常規(guī)az61鎂合金的腐蝕速率為5.66*10^-7，腐蝕速率較常規(guī)az31鎂合金降低了40％。本發(fā)明合金體現(xiàn)了較好的耐腐蝕性能.

實施例3

一種鎂基合金的半連續(xù)鑄造工藝，其特征在于包括如下步驟：

1)將純鎂在熔化爐中，氬氣保護環(huán)境，充分熔化，熔化溫度為685℃，得到熔體；

2)繼續(xù)升溫，到695℃加入6％鎂鋯中間合金，配制成所需鎂合金熔體；利用250mm高度落差使鎂合金熔體自動流入保溫鑄造爐，同時對于最后流入保溫鑄造爐的鎂合金熔體需先進行過濾，除去容器底部雜質(zhì)；

3)所述鎂合金熔體全部處于保溫鑄造爐中后，使該保溫鑄造爐90°翻轉后靜置，利用自流方式使鎂合金熔體從所述保溫鑄造爐底部向上230mm處流出，經(jīng)導流槽進入結晶器，待鎂合金熔體結晶后得到鑄錠。該鑄錠的直徑為190mm。

利用本發(fā)明提供的方法得到的zk60鎂合金鑄錠，具有80μm的晶粒尺寸，其在使用中沒有熱裂紋等缺陷。該合金抗拉強度為350mpa,屈服強度250mpa，其力學性能，與傳統(tǒng)az61鎂合金相比提高了18％。

對鎂合金鑄錠放入5wt％nacl溶液240h后進行失重評價,本發(fā)明的合金腐蝕速率為4.07*10^-7，常規(guī)az61鎂合金的腐蝕速率為5.82*10^-7，腐蝕速率較常規(guī)az31鎂合金降低了30％。本發(fā)明合金體現(xiàn)了較好的耐腐蝕性能。