專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐熱變形鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐熱變形鎂合金。
背景技術(shù)：
AZ31合金是目前最常用的商用變形鎂合金，這與其可擠壓性能高和良好的綜合力學(xué)性是分不開(kāi)的，但是AZ31合金具有顯著的屈服各向異性和較窄的加工區(qū)間，而且其屈服強(qiáng)度低，隨著擠壓速度的增大，擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的溫度也升高，而使得在模具出口處的溫度急劇上升，這樣會(huì)造成擠壓終了產(chǎn)品顯著的晶粒長(zhǎng)大。AZ31合金中的強(qiáng)化相只有Mg17Al12，由于其較低的高溫穩(wěn)定性，在擠壓過(guò)程中會(huì)熔解掉，并不能形成足夠的釘扎以阻止晶粒的長(zhǎng)大。
對(duì)于A(yíng)Z31合金，其力學(xué)性能通常隨著溫度升高而急劇惡化，故其高溫蠕變性能較差，不能在較高的溫度工作環(huán)境中使用。目前，隨著科技的日益發(fā)展，要求鎂合金不但在常溫下具有良好的力學(xué)性能，同時(shí)還需要其在高溫狀態(tài)下仍然要保持良好的力學(xué)性能以及具有較好的高溫蠕變性能，才能更適合其在民用工業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有AZ31鎂合金的高溫力學(xué)性能較差以及晶粒粗大的問(wèn)題，提供一種細(xì)晶的耐熱變形鎂合金，以進(jìn)一步滿(mǎn)足對(duì)鎂合金材料上述性能有更高技術(shù)要求的生產(chǎn)。
本發(fā)明各組分的重量百分比為Al2.5～4.5％；Mn0.2～0.5％、Zn0.6～1.4％；Ce0.5～1.5％、Sr0.01～0.5％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
本發(fā)明的制備方法包括如下步驟1、將工業(yè)鎂錠、鋁錠、鋅錠投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中加底熔劑熔化，底熔劑的用量約占爐料質(zhì)量的1.5～2.5％，過(guò)程中撒入覆蓋劑以防止燃燒，覆蓋劑的用量約占爐料質(zhì)量的0.3～0.5％，整個(gè)熔化過(guò)程時(shí)間控制在2～6h，且鎂液最終溫度控制在670～690℃；2、熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氬氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加精煉劑與氯化錳進(jìn)行精煉，精煉劑的用量約占爐料質(zhì)量的1.5～2.5％，時(shí)間控制在45min，溫度控制在690～720℃；3、精煉結(jié)束后，鎂合金液控制在700～720℃時(shí)加入稀土元素鈰和金屬鍶，時(shí)間控制在10min，溫度控制在700～720℃；4、結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，時(shí)間控制在30min，溫度控制在660～680℃；5、最后在660～680℃溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注，保護(hù)氣氛通常為SF6、CO2、N2、SO2、干燥空氣混合氣體或混合氣體保護(hù)氣氛。
現(xiàn)有所有用于鎂合金制備工藝的底熔劑、覆蓋劑、精煉劑均可在本發(fā)明制備過(guò)程中使用。
本發(fā)明通過(guò)添加稀土元素鈰，通過(guò)鈰和鎂形成的耐熱相組織，可以有效地釘扎住晶界以及晶內(nèi)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，成為阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶粒變形的重要阻礙，保持了高溫下材料有較高的位錯(cuò)，提高了高溫下合金的強(qiáng)度。
本發(fā)明通過(guò)添加稀土元素鈰，通過(guò)與鎂形成化合物，細(xì)小彌散分布在基體中，起到強(qiáng)化合金和細(xì)化組織的作用。
本發(fā)明通過(guò)添加稀土元素鈰，通過(guò)析出相強(qiáng)化和晶界相相互作用使其抗蠕變性能顯著提高。同時(shí)三價(jià)稀土元素提高了電子濃度，可以增強(qiáng)鎂合金原子間的結(jié)合里，減小了鎂在200～300℃的原子擴(kuò)散速度。
本發(fā)明通過(guò)添加金屬鍶，可明顯細(xì)化顯微組織，減少了合金熔體的表面張力，從而有利于合金液的補(bǔ)縮能力。
本發(fā)明通過(guò)添加金屬鍶，通過(guò)鍶的固氫作用減少氣體的析出亦可以減少顯微縮松，增加鑄件的致密度。
本發(fā)明通過(guò)同時(shí)添加稀土元素鈰和金屬鍶，其復(fù)合處理能顯著細(xì)化合金的組織，并對(duì)Mg17Al12相產(chǎn)生變質(zhì)作用，通過(guò)對(duì)合金組織的細(xì)化和對(duì)Mg17Al12相的變質(zhì)有抑制裂紋形成或延緩裂紋擴(kuò)展的作用。
本發(fā)明通過(guò)同時(shí)添加稀土元素和金屬鍶，其復(fù)合處理顯著提高合金的室溫力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1將鎂錠1128kg、鋁錠30kg、鋅錠16.8kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中加RJ-2底熔劑18kg熔化，過(guò)程中撒入RJ-4覆蓋劑3.6kg以防止燃燒，整個(gè)熔化過(guò)程時(shí)間控制在4h，且鎂液最終溫度控制在670℃；熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氬氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-6精煉劑30kg與氯化錳13.75kg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在45min，溫度控制在690℃；精煉結(jié)束后，鎂合金液控制在700℃時(shí)加入稀土元素鈰18kg和金屬鍶1.2kg，時(shí)間控制在10min，溫度控制在700℃；結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，時(shí)間控制在30min，溫度控制在660℃；最后在660℃溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注，保護(hù)氣氛通常為CO2保護(hù)氣氛下澆注。這樣制得的鎂合金的化學(xué)組分的重量百分比為Al2.5％；Mn0.5％、Zn1.4％；Ce1.5％、Sr0.1％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
由于在鎂液進(jìn)行靜置提渣及之后的沉降除雜質(zhì)的過(guò)程中，可能有部分原料被清除，加上高溫氧化的原因，制成的成品率在95～96％之間。因此在取樣分析時(shí)有可能出現(xiàn)某種成分布符合合金預(yù)定的配制要求，這時(shí)應(yīng)根據(jù)預(yù)定的配方，相應(yīng)加入某些原料再次熔煉，直至取樣分析合格為止。對(duì)于以下的實(shí)施例均有上述的要求。
實(shí)施例2將鎂錠1126kg、鋁錠42kg、鋅錠12.0kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中加RJ-2底熔劑24kg熔化，過(guò)程中撒入RJ-5覆蓋劑4.8kg以防止燃燒，整個(gè)熔化過(guò)程時(shí)間控制在5h，且鎂液最終溫度控制在680℃；熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氬氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-5精煉劑24kg與氯化錳9.65kg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在45min，溫度控制在705℃；精煉結(jié)束后，鎂合金液控制在710℃時(shí)加入稀土元素鈰12kg和金屬鍶3.6kg，時(shí)間控制在10min，溫度控制在710℃；結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，時(shí)間控制在30min，溫度控制在670℃；最后在670℃溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注，保護(hù)氣氛通常為SO2保護(hù)氣氛下澆注。這樣制得的鎂合金的化學(xué)組分的重量百分比為Al3.5％；Mn0.35％、Zn1.0％；Ce1.0％、Sr0.3％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
實(shí)施例3將鎂錠1124.5kg、鋁錠54kg、鋅錠7.2kg投入已準(zhǔn)備好的干凈的坩堝中加RJ-2底熔劑30kg熔化，過(guò)程中撒入RJ-5覆蓋劑6.0kg以防止燃燒，整個(gè)熔化過(guò)程時(shí)間控制在6h，且鎂液最終溫度控制在690℃；熔化結(jié)束后，向鎂液中吹氬氣，并采用機(jī)械攪拌，同時(shí)加RJ-4精煉劑18kg與氯化錳5.50kg進(jìn)行精煉，時(shí)間控制在45min，溫度控制在720℃；精煉結(jié)束后，鎂合金液控制在720℃時(shí)加入稀土元素鈰6kg和金屬鍶6.0kg，時(shí)間控制在10min，溫度控制在720℃；結(jié)束后靜置降溫，使熔劑和夾雜物沉降，時(shí)間控制在30min，溫度控制在680℃；最后在680℃溫度條件下，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行澆注，保護(hù)氣氛通常為N2保護(hù)氣氛下澆注。這樣制得的鎂合金的化學(xué)組分的重量百分比為Al4.5％；Mn0.20％、Zn0.6％；Ce0.5％、Sr0.5％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
權(quán)利要求
1.一種耐熱變形鎂合金，其特征在于各組分的重量百分比為Al2.5～4.5％；Mn0.2～0.5％、Zn0.6～1.4％；Ce0.5～1.5％、Sr0.01～0.5％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
2.如權(quán)利要求1所述的耐熱變形鎂合金，其特征在于各組分的重量百分比為Al2.5％；Mn0.5％、Zn1.4％；Ce1.5％、Sr0.1％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
3.如權(quán)利要求1所述的耐熱變形鎂合金，其特征在于各組分的重量百分比為Al3.5％；Mn0.35％、Zn1.0％；Ce1.0％、Sr0.3％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
4.如權(quán)利要求1所述的耐熱變形鎂合金，其特征在于各組分的重量百分比為Al4.5％；Mn0.20％、Zn0.6％；Ce0.5％、Sr0.5％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐熱變形鎂合金，各組分的重量百分比為Al2.5～4.5％；Mn0.2～0.5％、Zn0.6～1.4％；Ce0.5～1.5％、Sr0.01～0.5％、Si≤0.05％、Fe≤0.004％、Cu≤0.01％、Ni≤0.002％，余量為Mg。本發(fā)明主要是在現(xiàn)有鎂合金熔煉工藝中添加稀土元素鈰和金屬鍶，通過(guò)稀土元素鈰和金屬鍶的復(fù)合作用，提高其高溫力學(xué)性能，從而滿(mǎn)足更高使用要求。
文檔編號(hào)C22C23/00GK101078077SQ20071002463
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者陶衛(wèi)建, 佟龍福, 王殊 申請(qǐng)人:南京云海特種金屬股份有限公司