CN101871068A - 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 - Google Patents
一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101871068A CN101871068A CN200910011283A CN200910011283A CN101871068A CN 101871068 A CN101871068 A CN 101871068A CN 200910011283 A CN200910011283 A CN 200910011283A CN 200910011283 A CN200910011283 A CN 200910011283A CN 101871068 A CN101871068 A CN 101871068A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pure
- alloy
- magnesium alloy
- aluminium
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 6
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004512 die casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000010120 permanent mold casting Methods 0.000 claims description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 26
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低成本的、含锡(Sn)与铝(Al)的高强度高塑性镁合金及其制备方法，属于金属材料类及冶金领域，通过合理选择合金化元素，解决现有技术中AZ91系列合金普遍存在塑性较差的问题，以及AM60/50合金存在强度不高的缺陷。镁合金组分及重量百分比为：3-7％Al，3-6％Sn，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。熔炼过程在气体保护下进行，将工业纯美熔化后，分别加入纯Sn、纯Al，等合金元素完全溶解后精炼，保温除渣后进行铸造。本发明合金在铸态下，抗拉强度σb达到210-250MPa，屈服强度σ0.2达到90-180MPa，延伸率δ达到11-16％，具有高的强度与优良的塑性，不需要热处理，即可直接使用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种低成本的、含锡(Sn)与铝(Al)的高强度高塑性镁合金及其制备方法，属于金属材料类及冶金领域。
背景技术：
镁合金作为一种新型金属材料，以其密度小、比强度和比刚度高等优点，在航空航天、汽车以及电子产品等领域获得了广泛应用。目前，镁及镁合金的需求量每年以20％的速率增长，被誉为是“二十一世纪的绿色工程材料”。
目前，商用镁合金基本上可以分为铸造镁合金与变形镁合金两大类。在铸造镁合金中，AZ系列应用最广泛，主要有AZ91系列和AM60/50系列。但是，AZ91系列合金普遍存在塑性较差的问题，而AM60/50合金则存在强度不高的缺陷。
为了适应市场需求，进一步扩大镁合金的应用范围，在低成本前提下，同时提高合金强度与韧性是关键所在。尽管许多科研工作对现有的镁合金进行了晶粒细化、微合金化等研究，但是应用性不理想。因此，设计开发一种低成本、高强度高塑性镁合金是很有必要的。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种低成本的、含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法，通过合理选择合金化元素，解决现有技术中AZ91系列合金普遍存在塑性较差的问题，以及AM60/50合金存在强度不高的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金，其组分及重量百分含量为：
Sn：3-6％，Al：3-7％，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
本发明确定合金成分的设计思想是：
(1)采用Sn作为第一组分，Sn在共晶温度561℃时的固溶度为14.85％，而在200℃时固溶度为0.45％，因此Sn在镁中具有良好的固溶强化效果；同时含Sn镁合金中形成的Mg2Sn熔点高(770℃，Mg17Al12为462℃)，分布弥散，具有强化作用，因此合金中加入3-6％Sn，最优重量百分比为5％。
(2)本发明合金中加入3-7％Al，Al具有固溶强化作用，同时合金中加入Al可以提高熔体流动性。
(3)本发明形成的合金晶粒较小，合金强度与塑性较高。
本发明优选配方(重量百分比)为：4％Sn，5％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
本发明上述合金的熔铸工艺如下：熔炼过程在气体保护下进行，将工业纯美熔化后，分别加入纯Sn、纯Al，等合金元素完全溶解后，采用镁合金熔炼常用的精炼剂(如RJ-2熔剂，加入量占熔体重量的1％)精炼，保温除渣后进行铸造，具体步骤如下：
(1)先将纯Mg、纯Al在150-200℃下预热20-30分钟，将纯Sn在100-150℃下预热20-30分钟，并烘干，同时将精炼剂以及模具在150-200℃预热30-60分钟；
(2)将纯Mg在CO2与SF6混合气体保护下熔化，熔化后待熔体温度为700-720℃时，向熔体中加入预热纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至730-750℃加入精炼剂进行精炼，在730-750℃保温20-30分钟后降温至700-730℃；
(3)撇去浮渣后，在CO2与SF6混合气体保护下进行浇铸成型。
所述CO2与SF6混合气体中，SF6体积分数为0.5％。
所述浇铸成型，采用压铸、低压铸造、金属型铸造或者砂型铸造。
本发明的优点及有益效果如下：
1、与现有镁合金相比，本发明具有实质性特点和显著进步，改发明熔炼工艺简单，生产效率高，合金成本低。
2、本发明合金在铸态下，抗拉强度σb达到210-250MPa，屈服强度σ0.2达到90-180MPa，延伸率δ达到11-16％，具有高的强度与优良的塑性，不需要热处理，即可直接使用。
附图说明
图1为本发明合金在铸态下的合金组织图。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1：
合金成分(重量分数)为3％Sn，5％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
首先，将纯Mg、纯Al与纯Sn预热，纯Mg、纯Al在200℃预热30分钟，纯Sn在100℃预热30分钟，并烘干，同时将精炼剂在200℃预热30分钟；然后，将纯Mg在CO2与SF6混合气体(SF6体积分数为0.5％)保护下放入电阻炉中熔化，熔化后待熔体温度为700℃时，向熔体中加入纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至750℃加入占熔体重量1％的RJ-2熔剂进行精炼，在750℃保温30分钟后降温至730℃，撇去浮渣进行浇铸，浇铸用石墨模具在150℃预热50分钟。
本实施例合金的抗拉强度为240.5MPa，屈服强度为99.0MPa，延伸率为12.4％。
如图1所示，本发明合金在铸态下的合金组织的特点是：合金凝固组织由枝晶α-Mg以及在枝晶间分布的离异共晶Mg17Al12与离异共晶相Mg2Sn组成，其中A为基体α-Mg；B为Sn在枝晶间成分偏析；C为离异共晶相Mg17Al12；D为Mg2Sn。
实施例2：
合金成分(重量分数)为4％Sn，7％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
首先，将纯Mg、纯Al与纯Sn预热，纯Mg、纯Al在200℃预热30分钟，纯Sn在100℃预热30分钟，并烘干，同时将精炼剂在200℃预热30分钟；然后，将纯Mg在CO2与SF6混合气体(SF6体积分数为0.5％)保护下放入电阻炉中熔化，熔化后待熔体温度为700℃时，向熔体中加入纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至750℃加入占熔体重量1％的RJ-2熔剂进行精炼，在750℃保温30分钟后降温至730℃，撇去浮渣进行浇铸，浇铸用石墨模具在150℃预热50分钟。
本实施例合金的抗拉强度为235.0MPa，屈服强度为115.3MPa，延伸率为11.7％。
实施例3：
合金成分(重量分数)为4％Sn，3％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
首先，将纯Mg、纯Al与纯Sn预热，纯Mg、纯Al在200℃预热30分钟，纯Sn在100℃预热30分钟，并烘干，同时将精炼剂在200℃预热30分钟；然后，将纯Mg在CO2与SF6混合气体(SF6体积分数为0.5％)保护下放入电阻炉中熔化，熔化后待熔体温度为700℃时，向熔体中加入纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至750℃加入占熔体重量1％的RJ-2熔剂进行精炼，在750℃保温30分钟后降温至730℃，撇去浮渣进行浇铸，浇铸用石墨模具在150℃预热50分钟。
本实施例合金的抗拉强度为211.5MPa，屈服强度为176.5MPa，延伸率为15.2％。
实施例4：
合金成分(重量分数)为4％Sn，5％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
首先，将纯Mg、纯Al与纯Sn预热，纯Mg、纯Al在200℃预热30分钟，纯Sn在100℃预热30分钟，并烘干，同时将精炼剂在200℃预热30分钟；然后，将纯Mg在CO2与SF6混合气体(SF6体积分数为0.5％)保护下放入电阻炉中熔化，熔化后待熔体温度为700℃时，向熔体中加入纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至750℃加入占熔体重量1％的RJ-2熔剂进行精炼，在750℃保温30分钟后降温至730℃，撇去浮渣进行浇铸，浇铸用石墨模具在150℃预热50分钟。
本实施例合金的抗拉强度为242.5MPa，屈服强度为102.4MPa，延伸率为14.4％。
Claims (5)
1.一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金，其特征在于，其组分及重量百分比为：
3-6％Sn，3-7％Al，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的含锡与铝的高强度高塑性镁合金，其特征在于，其优选重量百分比为：4％Sn，5％Al，剩余部分为镁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含锡与铝的高强度高塑性镁合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先将纯Mg、纯Al在150-200℃下预热20-30分钟，将纯Sn在100-150℃下预热20-30分钟，并烘干，同时将精炼剂以及模具在150-200℃预热30-60分钟；
(2)将纯Mg在CO2与SF6混合气体保护下熔化，熔化后待熔体温度为700-720℃时，向熔体中加入预热纯Al与纯Sn，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至730-750℃加入精炼剂进行精炼，在730-750℃保温20-30分钟后降温至700-730℃；
(3)撇去浮渣后，在CO2与SF6混合气体保护下进行浇铸成型。
4.根据权利要求3所述的含锡与铝的高强度高塑性镁合金的制备方法，其特征在于，所述CO2与SF6混合气体中，SF6体积分数为0.5％。
5.根据权利要求3所述的含锡与铝的高强度高塑性镁合金的制备方法，其特征在于，所述浇铸成型，采用压铸、低压铸造、金属型铸造或者砂型铸造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100112839A CN101871068B (zh) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100112839A CN101871068B (zh) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101871068A true CN101871068A (zh) | 2010-10-27 |
| CN101871068B CN101871068B (zh) | 2012-04-18 |
Family
ID=42996147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100112839A Expired - Fee Related CN101871068B (zh) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101871068B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104278181A (zh) * | 2013-08-11 | 2015-01-14 | 济南大学 | 一种准晶相增强的Mg-Al-Mn-Zn-Y镁合金 |
| CN104278179A (zh) * | 2013-12-13 | 2015-01-14 | 济南大学 | 一种Si增强的Mg-Sn铸造镁合金 |
| CN107587020A (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种高导热镁合金及其制备方法 |
| CN110453124A (zh) * | 2018-05-08 | 2019-11-15 | 有研工程技术研究院有限公司 | 含锡镁合金及其制备和加工方法 |
| CN114855042A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-05 | 吉林大学 | 一种高强塑性Mg-Al-Sn合金及其制备方法 |
| CN115369298A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种免热处理镁合金减震塔及其高真空压铸方法和应用 |
-
2009
- 2009-04-24 CN CN2009100112839A patent/CN101871068B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104278181A (zh) * | 2013-08-11 | 2015-01-14 | 济南大学 | 一种准晶相增强的Mg-Al-Mn-Zn-Y镁合金 |
| CN104278179A (zh) * | 2013-12-13 | 2015-01-14 | 济南大学 | 一种Si增强的Mg-Sn铸造镁合金 |
| CN107587020A (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种高导热镁合金及其制备方法 |
| CN107587020B (zh) * | 2016-07-08 | 2019-10-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种高导热镁合金及其制备方法 |
| CN110453124A (zh) * | 2018-05-08 | 2019-11-15 | 有研工程技术研究院有限公司 | 含锡镁合金及其制备和加工方法 |
| CN110453124B (zh) * | 2018-05-08 | 2021-02-05 | 有研工程技术研究院有限公司 | 含锡镁合金及其制备和加工方法 |
| CN114855042A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-05 | 吉林大学 | 一种高强塑性Mg-Al-Sn合金及其制备方法 |
| CN115369298A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种免热处理镁合金减震塔及其高真空压铸方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101871068B (zh) | 2012-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101787472B (zh) | 耐热锻压镁稀土合金及其制备方法 | |
| CN101871066A (zh) | 一种含锡与锌的高强韧性镁合金及其制备方法 | |
| CN100387743C (zh) | 高强度耐热镁合金的制备方法 | |
| CN113061787A (zh) | 一种高强高韧Al-Si-Cu-Mg-Cr-Mn-Ti系铸造合金及其制备方法 | |
| CN102409213B (zh) | 一种热处理强化的高强镁合金的制备方法 | |
| CN101871068B (zh) | 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法 | |
| CN108977710B (zh) | 一种挤压铸造镁合金材料及其制备方法 | |
| CN102154580B (zh) | 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 | |
| CN101440450A (zh) | 一种含镧ae系耐热压铸镁合金的制备方法 | |
| CN112921209B (zh) | 一种超高导热高塑性中等强度铝合金及其制备方法 | |
| CN109957687A (zh) | 一种压铸铝硅合金及其制备方法 | |
| CN111926222B (zh) | 一种耐热再生压铸铝合金及其制备方法 | |
| CN101220433A (zh) | 一种高铝镁合金 | |
| CN1962914A (zh) | 含稀土铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN1814837A (zh) | 高强度耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN110983120A (zh) | 一种300MPa级高强塑非热处理自强化压铸铝合金及制造方法 | |
| CN113564435A (zh) | 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN102719716A (zh) | 导热镁合金及其制备方法 | |
| CN109097639B (zh) | 一种高强高韧含钪铝硅合金及其制备方法 | |
| CN107937764B (zh) | 一种液态模锻高强韧铝合金及其液态模锻方法 | |
| CN108300884A (zh) | 一种亚共晶Al-Mg2Si合金的变质及细化方法 | |
| CN108977711A (zh) | 一种压铸镁合金材料及其制备方法 | |
| CN101591738B (zh) | 镁钆钇三元中间合金的制备方法 | |
| CN102719703B (zh) | 一种能提高综合力学性能的多元锌铝合金 | |
| CN109468513A (zh) | 一种高强耐热铸造镁稀土合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120418 Termination date: 20180424 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |