專利名稱：Sm、Nd和Y復合增強鎂合金及其熔鑄工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是鎂基合金及其熔鑄的工藝。
背景技術：
隨著全球范圍內(nèi)的能源緊缺以及各國政府對環(huán)境保護的日益重視，汽車(尤其是轎車)的輕量化已成為世界范圍內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。鎂合金在汽車減重、性能改善和環(huán)保中的作用日益得到工業(yè)界重視?，F(xiàn)有牌號的鎂合金力學性能差的弱點，限制了鎂合金的應用范圍。壓鑄成型方法是提高鎂合金力學性能的有效方法，但普通壓鑄成型件無法進行熱處理，力學性能提高幅度小。真空壓鑄件可進行熱處理，但需增加抽真空設備，模具制備成本高，使用范圍受到限制。半固態(tài)壓鑄成型件可進行后續(xù)的熱處理，從而進一步提高合金的力學性能。目前，半固態(tài)成型合金應用中的關鍵問題(I)以AZ91為代表，熱處理強化作用差，無法發(fā)揮半固態(tài)壓鑄成型后可熱處理強化的優(yōu)勢。(2)以AM60為代表，半固態(tài)漿料的非枝晶組織粗大，平均顆粒直徑大于150 u m,不符合半固態(tài)成型對平均顆粒直徑要求小于IOOiim的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Sm、Nd和Y復合增強鎂合金及其熔鑄工藝。本發(fā)明是Sm、Nd和Y復合增強鎂合金及其熔鑄工藝，Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金，按重量百分比計，其組分為Zn 6. 0 9. 0%, Al 2. 0 6. 0%, Sm 0. 3 I. 0%, Nd 0. I I. 0%,Y0. I I. 0%，雜質(zhì)元素Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%，其余為 Mg。Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金的熔鑄工藝，其步驟為
(1)將工業(yè)純鎂加入到刷過涂料的烘干的坩堝中，在50(T510°C開始通入氬氣；
(2)待鎂完全熔化后，在680 700°C加入合金元素Zn，Al，Sm,Nd, Y ；
(3)待上述合金元素全部溶解后，進行攪拌，使其混合均勻；
(4)繼續(xù)升高溫度至71(T730°C，加入六氯乙烷，對合金液進行精煉5-10分鐘，升溫至75(T755°C后靜置2(T25分鐘，然后降溫至澆注溫度，撈去表面浮渣后進行金屬型鑄造。本發(fā)明克服了目前常用于半固態(tài)壓鑄成型的鎂合金熱處理強化作用差及平均顆粒直徑大的問題，以6. 0-9.0% Zn及2. 0-6. 0 % Al作為基本成分，賦予合金以必要的強度與鑄造性能，加入0. 3-1. 0%Sm,以提高合金的熱處理強化作用，加入0. 1-1. 0%Nd及
0.1-1. 0%Y，一方面是為了利用稀土元素趨于晶界富集的特性細化晶粒，提高鑄態(tài)力學性能，另一方面是為了克服球狀非枝晶組織在半固態(tài)保溫制漿過程中的快速長大問題。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明合金較不加入Sm、Nd和Y的Mg-Zn-Al合金微觀組織明顯細化。與Mg-7Zn-4Al 合金對比，加入 Sm、Nd和 Y后(Mg-7Zn-4Al-0. 5Sm_0. 3Nd-0. 6Y)晶粒尺寸由150um銳減為62um(金屬型鑄造)，合金的室溫抗拉強度220Mpa、屈服強度106MPa、延伸率為8%。在580°C保溫30分鐘，Mg-7Zn-4Al合金的非枝晶組織平均顆粒直徑為110 y m，Mg-7Zn-4Al-0. 5Sm-0. 3Nd_0. 6Y合金在580°C保溫30分鐘后水淬，其非枝晶組織平均顆粒直徑為56 u m。
具體實施例方式本發(fā)明是Sm、Nd和Y復合增強鎂合金及其熔鑄工藝，Sm, Nd和Y復合增強鎂基合金，按重量百分比計，其組分為Zn 6. 0 9. 0%, Al 2. 0 6. 0%, Sm 0. 3 I. 0%, Nd 0. I I. 0%,Y0. I I. 0%，雜質(zhì)元素Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%，其余為 Mg。Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金的熔鑄工藝，其步驟為
(1)將工業(yè)純鎂加入到刷過涂料的烘干的坩堝中，在50(T510°C開始通入氬氣；
(2)待鎂完全熔化后，在680 700°C加入合金元素Zn，Al，Sm,Nd, Y ； (3)待上述合金元素全部溶解后，進行攪拌，使其混合均勻；
(4)繼續(xù)升高溫度至71(T730°C，加入六氯乙烷，對合金液進行精煉5-10分鐘，升溫至75(T755°C后靜置2(T25分鐘，然后降溫至澆注溫度，撈去表面浮渣后進行金屬型鑄造。Zn是以工業(yè)純Zn的形式加入，Al是以工業(yè)純鋁的形式加入，Sm、Nd及Y是以鎂基中間合金的形式加入。實施例I :
Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金成分，按重量百分比計，其組分為9. 0%Zn、2. 0%A1、
I.0%Sm、0. l%Nd、0. 1%Y、雜質(zhì)元素 Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%，其余為 Mg。其熔鑄工藝的步驟為按照上述成分配置合金，在電阻坩堝爐中加入工業(yè)純鎂
8.4公斤，500°C開始通入氬氣，合金完全熔化后，在680°C先后加入工業(yè)純鋁0. 2Kg、工業(yè)純鋅 0. 9Kg，Mg-25%Sm 中間合金 0. 4Kg、Mg_20%Nd 中間合金 0. 05Kg,Mg-20%Y 中間合金 0. 05Kg待合金元素全部溶解后，用工具攪拌使其混合均勻繼續(xù)升高溫度至710°C，加入六氯乙烷0. 4Kg對合金液進行精煉10分鐘，精煉好的鎂液呈銀白色鏡面，鎂液不粘攪拌工具。然后升溫至750°C保溫靜置25分鐘，撈去表面浮渣后即可用澆包進行金屬型澆鑄。本發(fā)明合金的常溫抗拉強度和延伸率分別達到245MPa，7. 5%。使用此合金加工成
◎12mmX IOmm坯料，580°C保溫30分鐘后水淬，其非枝晶組織平均顆粒直徑為71 y m。實施例2
Sm,Nd和Y復合增強鎂基合金成分，按重量百分比計，其組分為7. 0% Zn,4. 0%A1、0. 6%Sm、0. 5%Nd、0. 5%Y，雜質(zhì)元素 Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%，其余為 Mg。其熔鑄工藝的步驟為按照上述成分配置合金，在電阻坩堝爐中加入工業(yè)純鎂
8.16公斤，505°C開始通入氬氣，合金完全熔化后，在690°C先后加入工業(yè)純鋁0. 4Kg、工業(yè)純鋅 0. 7Kg, Mg-25%Sm 中間合金 0. 24Kg、Mg-20%Nd 中間合金 0. 25Kg, Mg-20%Y 中間合金
0.25Kg待合金元素全部溶解后，用工具攪拌使其混合均勻繼續(xù)升高溫度至720°C，加入六氯乙烷0. 4Kg對合金液進行精煉8分鐘，精煉好的鎂液呈銀白色鏡面，鎂液不粘攪拌工具。然后升溫至750°C然后保溫靜置23分鐘，撈去表面浮渣后即可用澆包進行金屬型澆鑄。本發(fā)明合金的常溫抗拉強度和延伸率分別達到235MPa，8. 5%。使用此合金加工成
◎12mmX IOmm坯料，580°C保溫30分鐘后水淬，其非枝晶組織平均顆粒直徑為58 u m。實施例3:
Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金成分，按重量百分比計，其組分為6. 0%Zn、6. 0%A1、
0.3%Sm、I. 0%Nd、I. 0%Y,雜質(zhì)元素 Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。
其熔鑄工藝的步驟為按照上述成分配置合金，在電阻坩堝爐中加入工業(yè)純鎂
7.68公斤，510°C開始通入氬氣，合金完全熔化后，在70(TC先后加入工業(yè)純鋁0. 6Kg、工業(yè)純鋅 0. 6Kg, Mg-25%Sm 中間合金 0. 12Kg、Mg_20%Nd 中間合金 0. 5Kg, Mg-20%Y 中間合金 0. 5Kg待合金元素全部溶解后，用工具攪拌使其混合均勻繼續(xù)升高溫度至730°C，加入六氯乙烷
0.4Kg對合金液進行精煉5分鐘，精煉好的鎂液呈銀白色鏡面，鎂液不粘攪拌工具。然后升溫至755°C保溫靜置20分鐘，撈去表面浮渣后即可用澆包進行金屬型澆鑄。本發(fā)明合金的常溫抗拉強度和延伸率分別達到205MPa，7. 5%。使用此合金加工成
◎12mmX IOmm坯料，580°C保溫30分鐘后水淬，其非枝晶組織平均顆粒直徑為45 u m。權利要求
1.Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金，按重量百分比計，其組分為Zn 6. (T9. 0%，Al2. 0 6. 0%, Sm 0. 3 I. 0%, Nd 0. I I. 0%, Y0. I I. 0%,雜質(zhì)元素Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%,Ni彡0. 002%，其余為Mg。
2.Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金的熔鑄工藝，其步驟為 (1)將工業(yè)純鎂加入坩堝中，在50(T51(rC開始通入氬氣； (2)待鎂完全熔化后，在680 700°C加入合金元素Zn，Al，Sm,Nd, Y ； (3)待上述合金元素全部溶解后，進行攪拌，使其混合均勻； (4)繼續(xù)升高溫度至71(T730°C，加入六氯乙烷，對合金液進行精煉5-10分鐘，升溫至75(T755°C后靜置2(T25分鐘，然后降溫至澆注溫度，撈去表面浮渣后進行金屬型鑄造。
3.根據(jù)權利要求2所述的Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金的熔鑄工藝，其特征在于Zn以工業(yè)純Zn的形式加入，Al以工業(yè)純鋁的形式加入，Sm、Nd及Y以鎂基中間合金的形式加入。
全文摘要
Sm、Nd和Y復合增強鎂基合金及其熔鑄工藝，按重量百分比計，其合金的組分為Zn6.0~9.0%，Al2.0~6.0%，Sm0.3~1.0%，Nd0.1~1.0%，Y0.1~1.0%，其余為Mg；熔鑄工藝的步驟為將工業(yè)純鎂加入坩堝中，500℃-510℃開始通入氬氣，鎂完全熔化后，680℃～700℃加入合金元素Zn，Al，Sm，Nd，Y，待合金元素全部溶解后，用工具攪拌使其混合均勻繼續(xù)升高溫度至710℃-730℃，加入六氯乙烷對合金液進行精煉5-10分鐘，升溫至750℃-755℃后靜置20-25分鐘，然后降溫至澆注溫度，撈去表面浮渣后進行金屬型鑄造。
文檔編號C22C23/04GK102747260SQ201210237190
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權日2012年7月10日
發(fā)明者馮凱, 郝遠, 閻峰云, 馬穎, 黃曉鋒 申請人:蘭州理工大學