CN101407877B - 一种强塑性镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有良好室温塑性的强塑性镁合金，以及该强塑性镁合金的制备方法。该强塑性镁合金的质量百分含量为：2～5％Sr，0.5～5％Sn，0.05～5％Pb，其余为Mg。该强塑性镁合金的制备方法为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Sr中间合金在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，Sr中间合金中的Sr的质量百分含量40％。当温度升至700～725℃时，保温4～8分钟后冷却得到镁合金；其中混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种强塑性镁合金及其制备方法，具体涉及一种含锶铅锡的强塑性镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。
二、背景技术
镁合金因其具有比强度及比刚度高的性能特点，普遍应用于工业产品制造中。但是现有普通镁合金的塑性、韧性较差。目前只有一些对高塑性镁合金的研究：200610026842.X提出一种自生准晶增强的高塑性变形镁合金，属于金属材料技术领域。该发明组分及其重量百分比为：2-10％Zn，0.5-6％Gd，0-1.0％Zr，杂质元素Fe＜0.005％，Ni＜0.002％，其余为Mg。该发明合金含有准晶相，以树枝晶形式原位形成于铸态组织中，经过挤压或轧制热变形工艺，该准晶相破碎沿着变形方向分布，同时在挤压或轧制过程中在基体内部和晶界处析出弥散分布的二次准晶相，从而增强了合金的性能。
200810069464.2提供了一种具有高屈强比和高塑性的变形镁合金，该合金各组份的重量百分比为锌1.0％～2.0％、锆0.1％～0.6％、稀土铒0.1％～0.8％，其余为镁和不可避免的杂质。铒与合金中的杂质元素、镁以及合金液中卷入的氧等结合形成细小弥散析出相，有效净化合金，并促进热变形过程中的动态再结晶、阻碍再结晶晶粒长大。
200710170765.X提供一种含钆压铸耐热高锌镁合金及其制备方法，合金成分及其重量百分比为：锌：6-10％，铝：3-7％，钆：0.2-2.0％，杂质元素Fe＜0.005％，Cu＜0.015％，Ni＜0.002％，其余为镁。将纯镁、纯锌、纯铝和Mg-25％Gd预热，然后将纯镁放入到有气体保护的熔炉中熔化，待镁锭完全熔化后立即加入纯锌和纯铝，纯锌和纯铝完全熔化后撇去表面浮渣，继续升温，加入Mg-25％Gd中间合金，完全熔化后撇去表面浮渣，然后搅拌，调整炉温，精炼、搅拌，然后静置，最后将合金液温度下调撇去表面浮渣进行压铸。该技术提高了合金的室温和高温力学性能、合金的蠕变性能。
以上各专利申请都是在镁锌母合金的基础上，添加一定量的稀土元素和其它元素来改善镁合金的韧性和塑性，改善的程度受限于母体合金，没有形成独立的韧性镁合金体系。
三、发明内容
解决问题：
本发明针对上述技术缺陷，提供一种具有良好室温塑性的强塑性镁合金。
本发明的另外还提供上述镁合金的制备方法。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
一种强塑性镁合金，合金成分的质量百分含量为：2～5％Sr，0.5～5％Sn，0.05～5％Pb，0.01～3％Zr，0.001～1％的稀土元素，其余为Mg。
上述强塑性镁合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、0.01～3％Zr，0.001-1％的稀土元素，其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Mg-Zr中间合金、Mg-Sr中间合金在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，Mg-Sr中间合金中的Sr的质量百分含量40％。；Mg-Zr中间合金中Zr的质量百分含量为30％；当温度升至700～725℃时，将上述稀土元素以纯物质细粒的形式用钟罩加入到熔化的镁合金液体中，该稀土元素细粒的平均直径不超过1mm；保温4～8分钟后冷却得到镁合金；其中混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92。
其中，所述制备过程中添加的稀土元素，如La、Pr、Ce、Nd元素。
本发明的有益效果：
本发明的强塑性镁合金，仅使用普通锡、铅等常规元素，避开了使用大量的稀贵元素，合金的成本较低。
在一定量的Sr与Zr的作用下，锡、铅、锌对镁的韧性增大作用效果更加明显。稀土元素的添加也能改善镁合金的韧性和塑性。Sr具有强烈的固溶强化作用，Zr有细化晶粒的作用。稀土元素具有弥散强化、细晶强化的作用。小于含量范围，元素的固溶强化或弥散强化或细晶强化作用得不到发挥；超过上述范围，会出现过多的尺寸较大的化合物，会降低韧性。
本发明在制备过程中，将纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Sr中间合金等一次性装入炉内，采用N2/SF6混合保护气氛，生产成本低，合金制备工艺简单。
四、附图说明
图1为含Sn 3％、Pb 2％、Sr 2％，Zr1％、其余为Mg的合金金相组织图。
组织中黑色为晶界，灰色为晶粒，白亮点为弥散化合物。
五、具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的描述，以下实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任取质量，每个实施例都可以形成多种用量关系。
实施例一、
一种强塑性镁合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Mn块、Mg-Sr中间合金块在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，当温度升至700～725℃时，保温4～8分钟后冷却得到镁合金。其中：混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92；Mg-Sr中间合金块中Sr的质量百分含量为40％。
实施例二、
一种强塑性镁合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、0.01～3％Zr其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Mn块、Mg-Sr中间合金块、Mg-Zr中间合金块在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，当温度升至700～725℃时，保温4～8分钟后冷却得到镁合金。其中：混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92；Mg-Sr中间合金块中Sr的质量百分含量为40％；Mg-Zr中间合金块中Zr的质量百分含量为30％。
实施例三、
一种强塑性镁合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、0.01～3％Zr、Pr为0.03％，Ce为0.03％，La为0.03％、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Mn块、Mg-Sr中间合金块、Mg-Zr中间合金块在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，当温度升至700～725℃时，将上述稀土元素以纯物质细粒的形式用钟罩加入镁合金液体中，细粒平均直径不超过1mm。
保温4～8分钟后冷却得到镁合金。其中：混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92；Mg-Sr中间合金块中Sr的质量百分含量为40％；Mg-Zr中间合金块中Zr的质量百分含量为30％。
性能对比实验：
下表为不同成份的镁合金韧性指标参数，其中对比合金为现有技术的产品，产品1-产品5为采用本发明技术所得到的产品。
| 合金编号 | 成分(质量百分含量) | 抗拉强度/MPa | 伸长率/％ |
| 对比合金 | Al为9％，Zn为1％，其余为Mg | 220 | 4 |
| 对比合金 | Sn为2％，Pb为3％，其余为Mg | 150 | 12 |
| 产品1 | Sn为3％，Pb为2％，Sr为3％，其余为Mg | 225 | 21 |
| 产品2 | Sn为3％，Pb为2％，Sr为3％，Zr为3％，其余为Mg | 230 | 23 |
| 产品3 | Sn为3％，Pb为2％，Sr为3％，Zr为2％，Pr为0.03％，Ce为0.03％，La为0.03％，其余为Mg | 240 | 25 |
Claims (3)
1.一种强塑性镁合金，合金成分的质量百分含量为：2～5％Sr，0.5～5％Sn，0.05～5％Pb，0.01～3％Zr，0.001-1％稀土元素，其余为Mg。
2.一种强塑性镁合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为2～5％Sr、0.5～5％Sn、0.05～5％Pb、0.01～3％Zr、0.001-1％的稀土元素、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Mg-Zr中间合金、Mg-Sr中间合金在N2/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，Mg-Sr中间合金中的Sr的质量百分含量40％；Mg-Zr中间合金中Zr的质量百分含量为30％，当温度升至700～725℃时，将上述稀土元素以纯物质细粒的形式用钟罩加入到熔化的镁合金液体中，该稀土元素细粒的平均直径不超过1mm；保温4～8分钟后冷却得到镁合金；其中混合保护气氛中N2和SF6的体积比为8∶92。
3.根据权利要求2所述的强塑性镁合金的制备方法，其中，所述稀土元素为La、Pr、Ce或Nd元素。
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