一種高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過添加Se制備高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料的技術(shù)。本發(fā)明的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成(wt%)：5.5%~6.5%Al、0.13%~0.8%Zn、0.2%~1.2%Se、0.3%~0.6%Mn，其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。最佳的合金成分配比為：6.0%Al、0.53%Zn、0.8%Se、0.4%Mn，其余為鎂。其中，Mn是以Al-10%Mn中間合金的形式加入。在AM60鎂合金的基礎(chǔ)上，通過一定的工藝，加入一定量的Se，在不明顯降低合金強(qiáng)度和硬度的條件下，使得原Mg-Al-Mn鎂合金的塑性得到明顯的提高。
【專利說明】-種高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過添加 Se制備高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金材料的技術(shù)，屬于金 屬材料類域。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)鎂資源豐富，國(guó)內(nèi)鎂產(chǎn)量居世界首位。鎂合金高比強(qiáng)度和剛度、減震性能和切 削性能好，具有磁屏蔽性能、可回收性等優(yōu)良提點(diǎn)，使得其近年來在工業(yè)上得到了越來越廣 泛的應(yīng)用。其中，又以鎂合金在汽車、3C等零部件中的應(yīng)用為重點(diǎn)，滿足了汽車、3C工業(yè)輕 量化的要求。由于汽車、3C等零部件需要具有較高強(qiáng)度、剛度和較高塑性，并且要求耐磨、耐 腐蝕、表面光潔度好，能在較惡劣的環(huán)境條件下使用，所以鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料用于汽車、 3C等行業(yè)一直是研究應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，擠壓鑄造以及變形鎂合金的綜合性能需要進(jìn)一步 提高，尤其是塑性有待進(jìn)一步改善，以滿足大變形以及高質(zhì)量合金型材成形加工的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)目前Mg-Al-Mn系鎂合金塑性偏低的狀況，提供了一種鑄造高塑性 Mg-AI-Mn-Se鎂合金材料的技術(shù)。本發(fā)明在Mg-Al-Mn系鎂合金的基礎(chǔ)之上，通過適當(dāng)工藝 加入適量的Se組元，Se與合金的組分反應(yīng)形成一定的析出相，細(xì)化了合金晶粒，使得合金 的伸長(zhǎng)率大大提1?。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)制得的鎂合金與傳統(tǒng)Mg-Al-Mn鎂合金相比，合金伸長(zhǎng)率得到明顯提 高，可達(dá)到10. 59Γ13. 0%，提高了 549Γ100%，強(qiáng)度達(dá)到168MPa，硬度達(dá)到55HB，抗拉強(qiáng)度和布 氏硬度變化不明顯。采用所發(fā)明使用的制備工藝，合金液熔煉溫度相對(duì)較低，Se的損耗少， 合金液氧化程度輕，成分易于控制，制造成本低，提升了合金品質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明的特點(diǎn)在于： 通過添加一定量的Se到Mg-Al-Mn鎂合金中，一部分Se以固溶態(tài)存在，另一部分Se則 與體系中的A1發(fā)生反應(yīng)，以化合物的形式存在。生成的Al-Se化合物顆粒彌散分布在合金 熔液中，形成大量的異質(zhì)核心，基體Mg的初生相以Al-Se化合物作為形核核心而長(zhǎng)大，因 此，Se起到了變質(zhì)細(xì)化Mg基體相的作用。Al-Se化合物和固溶態(tài)的Se改變了合金的晶粒 度以及合金中析出相的生長(zhǎng)。通過Se的細(xì)化作用，有效細(xì)化了合金晶粒尺寸，提高了合金 伸長(zhǎng)率。
[0006] 本發(fā)明的高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成（wt%): 5. 5%?6· 5%Α1、0· 13%?0· 8%Zn、0. 2%?L 2%Se、0. 3°/Γ〇· 6%Mn，其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。最佳 的合金成分配比為：6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其余為鎂。其中，Μη是以Al-10%Mn 中間合金的形式加入。
[0007] 本發(fā)明的高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金的制備方法為：（1)以一定重量配比的A1 錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為原料，待鋼坩堝預(yù)熱到20(T30(TC后放入上述原料，加熱升 溫至740°C ~750°C，待合金爐料完全熔化后，由于Se的沸點(diǎn)比較低，容易揮發(fā)，為減少Se在 加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至625°C飛45°C。
[0008] (2)熔體溫度625°C?645°C時(shí)加入Zn和Se，攪拌均勻后，為提高金屬液澆注的流 動(dòng)性，將合金液調(diào)至710°C ~730°C，靜置ΚΓ20分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制 得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程中通入SF 6:C02體積比為1:150-220的混合 氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0009] 四、【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 2%Zn、0. 3%Se、0. 3%Mn，其余為鎂和 不可避免雜質(zhì)，采取以下步驟制得：（1)以重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為 原料，待鋼坩堝預(yù)熱到250°C后放入上述原料，加熱升溫至740°C，待合金爐料完全熔化達(dá) 到該溫度后，為了減少Se在加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至635°C。
[0010] (2)熔體溫度635°C時(shí)加入Zn和Se，攪拌均勻后，將合金液調(diào)至710°C，靜置1(Γ20 分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0011] 實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 2%Zn、0. 3%Se、0. 6%Mn，其余為鎂和 不可避免雜質(zhì)，采取以下步驟制得：（1)以重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為 原料，待鋼坩堝預(yù)熱到30(TC后放入上述原料，加熱升溫至750°C，待合金爐料完全熔化達(dá) 到該溫度后，將熔體溫度降低至640°C。
[0012] (2)熔體溫度640°C時(shí)加入Zn和Se，攪拌均勻后，將合金液調(diào)至730°C，靜置1(Γ20 分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0013] 實(shí)施例3 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其余為鎂 和不可避免雜質(zhì)，采取以下步驟制得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和 鎂錠為原料，待鋼坩堝預(yù)熱到250°C后放入上述原料，加熱升溫至745°C，待合金爐料完全 熔化后，將熔體溫度降低至635°C。
[0014] (2)熔體溫度635°C時(shí)加入Zn和Se。攪拌均勻后，將合金液調(diào)至720°C，靜置1(Γ20 分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0015] 實(shí)施例4 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 8%Zn、1.2%Se、0. 3%Mn，其余為鎂和 不可避免雜質(zhì)，采取以下步驟制得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂 錠為原料，待鋼坩堝預(yù)熱到200°C后放入上述原料，加熱升溫至740°C，待合金爐料完全熔 化達(dá)到該溫度后，將熔體溫度降低至630°C。
[0016] (2)熔體溫度630°C時(shí)加入Zn和Se。攪拌均勻后，將合金液調(diào)至710°C，靜置1(Γ20 分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6: C02體積比為1:150的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0017] 實(shí)施例5 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 8%Zn、1.2%Se、0. 6%Mn，其余為鎂和 不可避免雜質(zhì)，采取以下步驟制得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂 錠為原料，待鋼坩堝預(yù)熱到200°C后放入上述原料，加熱升溫至750°C，待合金爐料完全熔 化達(dá)到該溫度后，將熔體溫度降低至625°C。
[0018] (2)熔體溫度625°C時(shí)加入Zn和Se。攪拌均勻后，將合金液調(diào)至710°C，靜置1(Γ20 分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6: C02體積比為1:150的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
[0019] 選取與實(shí)施例合金組元相近且不加 Se的AM60鎂合金作為對(duì)比例，其合金成分為 (wt%) :6· 0%Α1、0· 15%Ζη、0· 4%Mn，其余為鎂。對(duì)比例和實(shí)施例的力學(xué)性能對(duì)比結(jié)果如表1 所示。結(jié)果表明，與對(duì)比例相比，本發(fā)明的高塑性鎂合金的晶粒細(xì)化效果明顯：Mg基體顆粒 晶粒尺寸由122um最低降至21um，降低了 82. 8% ;伸長(zhǎng)率由6. 5%最高升高至13. 0%，提升了 100% ;抗拉強(qiáng)度在163MPa?168MPa范圍內(nèi)，硬度在52HB?55HB范圍內(nèi)，與對(duì)比例AM60鎂合金 的抗拉強(qiáng)度165MPa及硬度54HB相比，發(fā)明合金的強(qiáng)度和硬度沒有明顯變化，其中，實(shí)施例 4所獲得材料的塑性最高。
[0020] 表1本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例合金的晶粒尺寸和力學(xué)性能

【權(quán)利要求】
1. 本發(fā)明涉及一種通過添加 Se制備高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，本發(fā)明的高 塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成（wt%) :5. 5°/Γ6. 5%Α1、0. 13°/Γ〇. 8%Zn、 0. 2°/Γ?. 2%Se、0. 3°/Γ〇. 6%Mn，其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，最佳的合金成分配比為： 6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其余為鎂。
3. 如權(quán)利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料中，Μη是以Al-10%Mn中間合 金的形式加入。
4. 如權(quán)利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料的制備方法，其特征在于，步 驟和條件如下：（1)以一定重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為原料，待鋼坩堝 預(yù)熱到20(T300°C后放入上述原料，加熱升溫至740°C?750°C，由于Se的沸點(diǎn)低，為減少Se 在加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至625°C飛45°C。
5. (2)熔體溫度625°C飛45°C時(shí)加入Zn和Se，攪拌均勻后，為提高金屬液在澆注過程 中的流動(dòng)性，將合金液調(diào)至710°C ~730°C，靜置ΚΓ20分鐘后，澆注在預(yù)熱的鐵模具中凝固 成形，制得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，熔煉過程中通入SF 6:C02體積比為1:150-220 的混合氣體進(jìn)行合金液的防氧化保護(hù)。
【文檔編號(hào)】C22C23/02GK104152767SQ201410414552
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】耿浩然, 吳明, 冷金鳳, 劉曉英, 李明洋, 羅宏 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)