自行車架用鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自行車架用鎂合金及其制備方法，鎂合金中元素的質(zhì)量比如下：Cu：3-4%，Mn：0.3-0.8%，Nd：0.3-0.7%，Si<0.01%，F(xiàn)e<0.01%，Ni<0.001%，Mg余量。制備步驟為：將原料加溫至730-750℃熔化，使用攪拌器攪拌，完成后對(duì)取樣分析，合格后靜置；鑄造；擠壓；然后進(jìn)行熱處理。本發(fā)明保留了Mg-Mn合金的大部分優(yōu)點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度和屈服提高了，抗拉強(qiáng)度比普通的鎂合金高出至少1/3，屈服強(qiáng)度提高1/2以上；抗折疲勞強(qiáng)度超過(guò)150Mpa，抗蠕變性能明顯增強(qiáng)；易焊接，焊縫裂紋傾向消失；合金組織結(jié)構(gòu)致密，無(wú)錳離子的聚集引起的偏析。
【專利說(shuō)明】自行車架用鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金，具體涉及一種自行車架用鎂合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、良好的鑄造性能、電磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿颓巴镜牟牧稀?。?guó)內(nèi)自行車市場(chǎng)正朝著運(yùn)動(dòng)、健康、輕便、舒適的方向發(fā)展，鎂合金自行車相比鋁合金自行車更加輕便，順應(yīng)了其發(fā)展趨勢(shì)。但是，目前應(yīng)用最廣的AZ31B鎂合金強(qiáng)度一般僅為240Mpa左右，阻尼系數(shù)也低，減震效果差。
[0003]Mg-Mn系鎂合金是變形鎂合金的一種，它具有良好的耐腐蝕性能和最好的焊接性，被廣泛用于飛機(jī)蒙皮、板、帶、管、型材及鍛件等。Mg-Mn系鎂合金在現(xiàn)有鎂合金中焊接性能是最好的，所以很適宜用于自行車架管材，但其缺點(diǎn)是強(qiáng)度不高。屬于Mg-Mn系的合金有MBl和MB8兩種，MB8在MBl的基礎(chǔ)上加入了稀土 Ce，雖然提高了合金的強(qiáng)度，但由于稀土昂貴，所以成本很高。因此開(kāi)發(fā)一種價(jià)格低廉的、具有良好焊接性能及強(qiáng)度的Mg-Mn變形鎂合金，以滿足自行車架管材的需求具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的 是提供一種自行車架用鎂合金及其制備方法，保留Mg-Mn合金的優(yōu)點(diǎn)，提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；提高抗著疲勞強(qiáng)度，增強(qiáng)抗蠕變性能；易焊接，合金組織結(jié)構(gòu)致密，無(wú)錳離子的聚集引起的偏析現(xiàn)象。
[0005]本發(fā)明所述的自行車架用鎂合金，鎂合金中元素的質(zhì)量比如下:
[0006]Cu:3-4%, Mn:0.3-0.8%, Nd:0.3-0.7%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%, Mg 余量。
[0007]其中，Mn的存在可以提高鎂合金的耐蝕性和焊接性能；Nd可以細(xì)化晶粒，提高鎂合金的抗蠕變性能，減輕焊縫的開(kāi)裂傾向；Cu的存在則可以大幅提高鎂合金的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜纱蠓岣吆辖鸬牧W(xué)性能。S1、Fe、Ni屬于雜質(zhì)元素，對(duì)合金的抗蝕性能有較大的不利影響，生產(chǎn)中必須控制其含量。
[0008]所述的自行車架用鎂合金的制備方法，步驟如下:
[0009]將Cu:3-4%, Mn:0.3-0.8%, Nd:0.3-0.7%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%, Mg 余量加溫至730 - 750°C熔化，使用攪拌器攪拌，完成后對(duì)取樣分析，合格后靜置；鑄造；擠壓；然后進(jìn)行熱處理。
[0010]熔化時(shí)間為3 - 5h ;攪拌時(shí)間為12-20分鐘；靜置時(shí)間為40min_lh。
[0011]鑄造的電磁頻率為15-20HZ，電流為90-100A。鑄造；使用電磁鑄造，通過(guò)增加成
核數(shù)細(xì)化晶粒。
[0012]爐料溫度控制在400-500 °C，擠壓桶溫度控制在380-480 °C，擠壓比控制為30-100，擠壓前坯料進(jìn)行反復(fù)擠壓3-5次。
[0013]熱處理的固溶溫度為500_550°C，保溫時(shí)間為3_10h，入水轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)5S ;時(shí)效溫度為230-300°C，保溫時(shí)間為8-16h。
[0014]合金通過(guò)鑄造、擠壓、熱處理強(qiáng)化后得到產(chǎn)品。經(jīng)檢驗(yàn)合金的Ob≥320MPa，σ 0.2 ≥ 200MPa, δ ≥ 5%, Q-1 ≥0.01。本發(fā)明的合金牌號(hào)為 Mg-3.5Cu_0.5Mn_0.4Nd。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明鎂合金自行車架的鎂合金及其制備方法，保留了 Mg-Mn合金的大部分優(yōu)點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度和屈服提高了 1/2以上；抗拉強(qiáng)度比普通的鎂合金高出至少1/3，屈服強(qiáng)度提高1/2以上；抗折疲勞強(qiáng)度超過(guò)150Mpa，抗蠕變性能明顯增強(qiáng)；易焊接，焊縫裂紋傾向消失；合金組織結(jié)構(gòu)致密，無(wú)錳離子的聚集引起的偏析。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018]實(shí)施例1
[0019]稱取Mg9998 原生鎂錠 94.9Kg，純 Cu 粉 3.1Kg,純錳粉 0.4Kg，30%Mg_Nd 合金 L 6Kg。加溫至750°C熔化4h，使用攪拌器攪拌15min，完成后對(duì)取樣分析。測(cè)得含量為Cu3.031%、Mn0.329%、Nd0.312%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%,符合元素含量要求，合格后靜置40min ;鑄造；擠壓；然后進(jìn)行熱處理。
[0020]使用電磁鑄造技術(shù)，通過(guò)增加成核數(shù)細(xì)化晶粒。電磁頻率為15Hz，電流為90A。[0021 ] 擠壓前坯料進(jìn)行反復(fù)擠壓3次；爐料溫度控制在400°C，擠壓桶溫度控制在380°C，擠壓比控制為40。
[0022]熱處理的固溶溫度為500°C，保溫時(shí)間為3h，入水轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)5S ;時(shí)效溫度為230°C，保溫時(shí)間為8h。
[0023]合金的力學(xué)性能如下:
[0024]σ b=335MPa, σ 0.2=281MPa, δ =11.5%, GT1=0.021。
[0025]實(shí)施例2
[0026](1)稱取 Mg9998 原生鎂錠 92.4Kg，純 Cu 粉 4Kg，純錳粉 0.8Kg，30%Mg-Nd 合金
2.SKgo加溫至730°C熔化5h，使用攪拌器攪拌20min，完成后對(duì)取樣分析。測(cè)得含量為Cu3.926%、Mn0.719%、Nd0.653%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%，符合元素含量要求，合格后靜置50min ;鑄造；擠壓；然后進(jìn)行熱處理。
[0027]使用電磁鑄造技術(shù)，通過(guò)增加成核數(shù)細(xì)化晶粒。電磁頻率為20Hz，電流為100A。
[0028]擠壓前坯料進(jìn)行反復(fù)擠壓5次；爐料溫度控制在500°C，擠壓桶溫度控制在450°C，擠壓比控制為90。
[0029]熱處理的固溶溫度為550°C，保溫時(shí)間為5h，入水轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)5S ;時(shí)效溫度為280°C，保溫時(shí)間為16h。
[0030]合金的力學(xué)性能如下:
[0031]σ b=364MPa, σ 0.2=274MPa, δ =6%，GT1=0.027。
[0032]實(shí)施例3
[0033]稱取Mg9998 原生鎂錠 92.4Kg，純 Cu 粉 3.6Kg，純錳粉 0.6Kg，30%Mg_Nd 合金 2.3Kg。加溫至740°C熔化4h，使用攪拌器攪拌15min，完成后對(duì)取樣分析。測(cè)得含量為Cu3.504%、Mn0.527%、Nd0.432%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%，符合元素含量要求，合格后靜置 lh。[0034]使用電磁鑄造技術(shù)，通過(guò)增加成核數(shù)細(xì)化晶粒。電磁頻率為17Hz，電流為95A。
[0035]擠壓前坯料進(jìn)行反復(fù)擠壓4次；爐料溫度控制在450°C，擠壓桶溫度控制在480°C，擠壓比控制為60。
[0036]熱處理的固溶溫度為530°C，保溫時(shí)間為8h，入水轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)5S ;時(shí)效溫度為300°C，保溫時(shí)間為12h。
[0037]合金的力 學(xué)性能如下:
[0038]σ b=407MPa, σ 0.2=313MPa, δ =9%，GT1=0.029。
【權(quán)利要求】
1.一種自行車架用鎂合金，其特征在于，鎂合金中元素的質(zhì)量百分比如下:
Cu:3-4%, Mn:0.3-0.8%, Nd:0.3-0.7%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%, Mg 余量。
2.—種權(quán)利要求1所述的自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟如下:
將 Cu:3-4%, Mn:0.3-0.8%, Nd:0.3-0.7%, Si〈0.01%, Fe〈0.01%, Ni〈0.001%, Mg 余量加溫至730-75(TC熔化，使用攪拌器攪拌，完成后對(duì)取樣分析，合格后靜置；鑄造；擠壓；然后進(jìn)行熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于，熔化時(shí)間為3-5h ;攪拌時(shí)間為12-20分鐘；靜置時(shí)間為40min-lh。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于，鑄造的電磁頻率為 15-20Hz,電流為 90-100A。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于，爐料溫度控制在400-500°C，擠壓桶溫度控制在380-480°C，擠壓比控制為30-100，擠壓前坯料進(jìn)行反復(fù)擠壓3-5次。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于，熱處理的固溶溫度為500-550°C，保溫時(shí)間為3-10h，入水轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)5S ;時(shí)效溫度為230_300°C，保溫時(shí)間為8-16h。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK103643095SQ201310652667
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】翟慎寶, 王增委, 柴紹春, 王魯東, 石憲柱 申請(qǐng)人:淄博宏泰防腐有限公司