高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金技術(shù)，具體為一種高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂與一些金屬元素鋁、鋅、錳、稀土、鋯、銀等合金化后，得到的高強(qiáng)度輕質(zhì)化的合金可用作結(jié)構(gòu)材料，這些合金元素主要通過固溶強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來提高材料的性能。
[0003]鎂鋁系合金是目前牌號最多、應(yīng)用最廣的鎂合金系列。與變形鎂合金相比，鑄造鎂合金應(yīng)用尤為廣泛，特別是壓鑄件，約占70-80%以上，其中AZ91合金應(yīng)用最為廣泛，由于其優(yōu)異的流動性，可以壓鑄復(fù)雜結(jié)構(gòu)的薄壁部件。在室溫下鋁的固溶度為2 mass.%，在437°C時上升到12.7 mass.%。鋁含量大于2 mass.%，鑄態(tài)鎂合金晶界附近會形成β (Mg17Al12)0隨著鋁含量的增加，β相在晶界處形成網(wǎng)絡(luò)，但是鋁含量超過lOmass.%，鎂合金的延性及力學(xué)性能急劇下降，影響薄壁部件的成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決AZ91鎂合金制作薄壁部件時存在性能較差影響成品率的問題，提供了一種高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋁9-11%，鋅0.3-0.9%，錳0.15-0.50%，銻0.1-0.8%，稀土元素0.2-1.0%，余量為鎂和雜質(zhì)。
[0006]鋁、鋅、錳、銻及稀土元素的含量及相互之間的比例選取，是經(jīng)過大量的反復(fù)試驗(yàn)得出的，鋁含量的選取提高了合金強(qiáng)度和硬度，也能拓寬凝固區(qū)，增加合金的流動性，改善鑄造性能；鋅含量的選取與鋁結(jié)合可提高合金的室溫強(qiáng)度，具有固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化雙重作用，同時能減輕因鐵、鎳存在而引起的腐蝕作用；錳含量的選取能稍微提高屈服強(qiáng)度，并通過除去鐵及其他重金屬元素避免生成有害的晶間化合物來提高鎂鋁合金的抗海水腐蝕能力，在熔煉過程中部分有害的金屬間化合物會分離出來，同時細(xì)化晶粒，提高可焊性；稀土元素既可以提高鎂合金再結(jié)晶溫度和減緩再結(jié)晶過程，又可以析出非常穩(wěn)定的彌散相離子，從而能大幅度提高鎂合金的強(qiáng)度；銻加入后，以Mg3Sb2的形式析出，可作為α -Mg基體非自發(fā)形核質(zhì)點(diǎn)細(xì)化晶粒，明顯改善鎂合金的室溫抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能，克服了 ΑΖ91鎂合金制作薄壁部件時存在強(qiáng)度較差影響成品率的問題。
[0007]稀土元素是由鈰、鑭、鐠、釹四種金屬元素組成的混合稀土元素，且鈰金屬元素在混合稀土元素中所占的質(zhì)量百分比大于等于55%。
[0008]混合稀土元素與鎂合金結(jié)晶溫度間隔小，形成了簡單的共晶體系和低熔點(diǎn)共晶體，因而具有很好的流動性，合金的流動性增加、疏松熱裂傾向減小，增加合金的致密性；同時富含鈰的混合稀土元素的加入使得鋁鎂系鎂合金中會出現(xiàn)呈棒狀的Al11RE3析出相，且Mg17Al12相逐漸減少并細(xì)化，明顯提高鎂合金強(qiáng)度。
[0009]高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔融山、隨后加熱至650-750°C，在此溫度下依次加入鋁、鋅、錳、銻金屬及稀土元素；c、將鎂合金熔體控制在700-750°C，用氬氣攪拌后靜置；d、最后將鎂合金熔體溫度降至670-690 0C，進(jìn)行鎂合金錠的澆鑄。
[0010]本發(fā)明通過對鎂合金配方的改進(jìn)，有效提高了其性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了300-310MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到了 200_210MPa，流動性能也得到了顯著的提升，保證了較高的壓鑄成本率，具有工藝簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋁9%，鋅0.3%，錳0.15%，銻0.1-0.8%，稀土元素0.2%，余量為鎂和雜質(zhì)。
[0012]稀土元素是由鈰、鑭、鐠、釹四種金屬元素組成的混合稀土元素，且鈰金屬元素在混合稀土元素中所占的質(zhì)量百分比為55%。
[0013]高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔融山、隨后加熱至650°C，在此溫度下依次加入鋁、鋅、錳、銻金屬及稀土元素；c、將鎂合金熔體控制在700°C，用氬氣攪拌后靜置；d、最后將鎂合金熔體溫度降至670°C，進(jìn)行鎂合金錠的澆鑄。
[0014]該鎂合金的力學(xué)性能經(jīng)測定，抗拉強(qiáng)度為300MPa，屈服強(qiáng)度為200MPa。
[0015]實(shí)施例2
高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋁11%，鋅0.9%，錳0.50%，銻0.1-0.8%，稀土元素1.0%，余量為鎂和雜質(zhì)。
[0016]稀土元素是由鈰、鑭、鐠、釹四種金屬元素組成的混合稀土元素，且鈰金屬元素在混合稀土元素中所占的質(zhì)量百分比78%。
[0017]高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔融山、隨后加熱至750°C，在此溫度下依次加入鋁、鋅、錳、銻金屬及稀土元素；c、將鎂合金熔體控制在750°C，用氬氣攪拌后靜置；d、最后將鎂合金熔體溫度降至690°C，進(jìn)行鎂合金錠的澆鑄。
[0018]該鎂合金的力學(xué)性能經(jīng)測定，抗拉強(qiáng)度為310MPa，屈服強(qiáng)度為210MPa。
[0019]實(shí)施例3
高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋁10.3%，鋅0.7%，錳0.37%，銻0.1-0.8%，稀土元素0.5%，余量為鎂和雜質(zhì)。
[0020]稀土元素是由鈰、鑭、鐠、釹四種金屬元素組成的混合稀土元素，且鈰金屬元素在混合稀土元素中所占的質(zhì)量百分比大于等于64%。
[0021]高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔融山、隨后加熱至718°C，在此溫度下依次加入鋁、鋅、錳、銻金屬及稀土元素；c、將鎂合金熔體控制在749°C，用氬氣攪拌后靜置；d、最后將鎂合金熔體溫度降至673°C，進(jìn)行鎂合金錠的澆鑄。
[0022]該鎂合金的力學(xué)性能經(jīng)測定，抗拉強(qiáng)度為303MPa，屈服強(qiáng)度為205MPa。
[0023]具體實(shí)施過程中，鋁、鋅、錳以純度多99.0%的金屬加入，且鎂合金熔體控制在700-750°C時，加入精煉劑，用氬氣攪拌30分鐘，之后再靜置40分鐘；稀土元素以含混合稀土元素30%的稀土中間合金的形式加入。
[0024]當(dāng)銻含量從O上升到0.7%時，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度顯著提高，其塑性有所下降；當(dāng)Sb含量超過0.7后，強(qiáng)度不再上升，而塑性有所下降。在高溫下，銻對AZ91合金的強(qiáng)化作用并不因?yàn)闇囟鹊纳叨А?50°C時，當(dāng)銻含量從零上升到0.4被％時，屈服強(qiáng)度得到明顯的提高，提高幅度達(dá)34%，而延伸率略有下降。當(dāng)銻含量進(jìn)一步增加時，屈服強(qiáng)度反而有所降低，同時延伸率降低幅度明顯增大。高溫下合金的抗拉強(qiáng)度改善不甚明顯。
【主權(quán)項】
1.一種高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，其特征在于:是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋁 9-11%，鋅 0.3-0.9%，錳 0.15-0.50%，銻 0.1-0.8%，稀土元素 0.2_1.0%，余星為儀和雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，其特征在于:稀土元素是由鈰、鑭、鐠、釹四種金屬元素組成的混合稀土元素，且鈰金屬元素在混合稀土元素中所占的質(zhì)量百分比大于等于55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金的制備方法，其特征在于:采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔融；b、隨后加熱至650-750°C，在此溫度下依次加入鋁、鋅、錳、銻金屬及稀土元素；C、將鎂合金熔體控制在700-750°C，用氬氣攪拌后靜置；d、最后將鎂合金熔體溫度降至670-690°C，進(jìn)行鎂合金錠的澆鑄。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鎂合金技術(shù)，具體為一種高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金及其制備方法，解決了AZ91鎂合金制作薄壁部件時存在性能較差影響成品率的問題。高流動性、高強(qiáng)度超薄壁部件用鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：鋁9-11%，鋅0.3-0.9%，錳0.15-0.50%，銻0.1-0.8%，稀土元素0.2-1.0%，余量為鎂和雜質(zhì)。本發(fā)明通過對鎂合金配方的改進(jìn)，有效提高了其性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了300-310MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到了200-210MPa，流動性能也得到了顯著的提升，保證了較高的壓鑄成本率，具有工藝簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C22C23-02
【公開號】CN104630584
【申請?zhí)枴緾N201510053638
【發(fā)明人】閆國慶, 韓寶華, 溫紅梅, 張志文, 文建英, 支紅旗, 任彥杰, 馬曉虎
【申請人】聞喜縣瑞格鎂業(yè)有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月3日