CN101880845A - 一种am60b铸造镁合金晶粒细化的方法 - Google Patents

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刘秋香
张淼
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Abstract

本发明公开一种AM60B铸造镁合金晶粒细化的方法，其特征是：首先对AM60B铸造镁合金进行高压固溶处理，然后再进行常压时效处理。高压固溶处理工艺参数为：压力为3～6GPa，加热温度为400～500℃，保温时间为30～60min，断电保压自然冷却至室温。常压时效处理的具体工艺参数为：加热温度为200～300℃，保温时间为8～12h，水冷至室温。本发明使AM60B铸造镁合金的α-Mg基体晶粒细小且较均匀，平均晶粒尺寸为18.4～12.9μm，仅为常规铸造工艺得到的AM60B镁合金晶粒尺寸的1/5～1/10。

Description

一种AM60B铸造镁合金晶粒细化的方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料领域，特别是涉及一种AM60B铸造镁合金晶粒细化的工艺方法。
技术背景
AM60B铸造镁合金因其具有密度小、比强度高、电磁波屏蔽性、减震性好、铸造性能好和可以回收利用等优点，越来越受到人们的重视，目前已成功应用于航空、汽车制造和电子信息等领域。然而，AM60B镁合金的强度和韧性均比较低，致使其应用受到极大限制。
细化晶粒是一种能同时有效提高金属合金强度和韧性的方法。因此，发展各种能有效细化合金晶粒的技术和方法一直备受关注。
为提高Mg-Al系镁合金的强度和韧性指标，迄今为止，人们已发展了多种细化合金晶粒的方法。其中应用较为广泛的主要是碳变质处理法和固体变形处理法。碳变质处理法因操作温度低、细化效果衰退小已经成为Mg-Al类镁合金最主要的晶粒细化技术，但是含碳变质法中通常是往镁合金中添加C2Cl6或者CCl4等含有碳原子的化合物，而这些化合物在变质过程中会释放大量的氯气，对环境和人体产生损害；固体变形处理法中以大比率挤压晶粒细化效果较为显著，但是该方法对挤压工艺设备的要求较高，且设备投资较大，难以大规模推广应用。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种AM60B铸造镁合金晶粒细化的方法，该发明采用高压固溶结合常压时效的处理方法来更加有效地细化AM60B铸造镁合金的晶粒。
这种AM60B铸造镁合金晶粒细化的方法，包括以下步骤：
(1)高压固溶处理的步骤为：将AM60B铸造镁合金置于CS-IIB型六面顶压机中，作用于AM60B铸造镁合金上的压力升高至3～6GPa，温度加热至400～500℃，保温30～60min，之后断电保压自然冷却至室温；
(2)常压时效处理的步骤为：将高压固溶处理后的AM60B铸造镁合金在200～300℃的温度下进行时效处理，保温时间为8～12h，之后水冷至室温。
金相显微组织观察表明：处理后的AM60B铸造镁合金中α-Mg基体的平均晶粒尺寸为18.4～12.9μm，该工艺方法可使AM60B铸造镁合金的组织晶粒细小且较均匀。
本发明的有益效果是：首先对AM60B铸造镁合金进行高压固溶处理以使镁合金中的β-Mg17Al12溶入α-Mg基体，然后快速冷却合金，使得溶入α-Mg基体中的β-Mg17Al12来不及析出而形成Mg的过饱和固溶体。在高压固溶处理过程中，超高压力能增加合金组织中的内部缺陷，这将为AM60B镁合金在随后的时效处理过程中的晶核形成提供有利的部位，利于形成细小的晶核。然后再对高压固溶处理后的AM60B铸造镁合金在常压(1个大气压)下进行时效处理，常压时效处理的主要目的是使高压固溶处理后的AM60B镁合金通过回复再结晶获得较细的组织。该工艺方法可使AM60B铸造镁合金的组织晶粒细小且较均匀，仅为常规铸造工艺得到的AM60B镁合金晶粒尺寸的1/5～1/10。
附图说明
图1是AM60B铸造镁合金的金相组织照片；
图2是采用常压条件下固溶+时效处理后的AM60B铸造镁合金的金相组织照片；
图3是采用实施例1处理后的AM60B铸造镁合金的金相组织照片；
图4是采用实施例2处理后的AM60B铸造镁合金的金相组织照片；
图5是采用实施例3处理后的AM60B铸造镁合金的金相组织照片。
具体实施方式：
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
本发明所用AM60B铸造镁合金的化学成分(质量百分数，wt％)为：Al5.59％，Zn 0.008％，Mn 0.387％，Si 0.027％，Cu 0.003％，Ni 0.0008％，Fe 0.0009％，Be 0.0007％，余量为Mg。将所述AM60B铸造镁合金切割成Φ8mm×13.5mm的圆柱体试样，之后将所得到的AM60B铸造镁合金试样在CS-IIB型六面顶压机上进行高压固溶处理。高压固溶处理参数为：压力为3GPa，加热温度为500℃，保温时间为60min，断电保压冷却至室温(约25℃)。然后对高压固溶处理后的试样进行常压时效处理，常压时效处理工艺参数为：加热温度为200℃，保温时间为10h，水冷至室温。
为与实施例1比较，对AM60B铸造镁合金实施了常压条件下的固溶+时效处理。该处理工艺中除固溶处理时的压力参数不同之外，其它工艺参数如加热温度、保温时间及冷却方式等均与实施例1相同。
金相显微组织观察表明：采用常压条件下固溶+时效处理工艺处理后的AM60B铸造镁合金试样中α-Mg基体的平均晶粒为153.4μm，而采用本发明工艺处理后的平均晶粒尺寸为18.4μm，晶粒细化效果十分显著。
实施例2
本实施例所用AM60B铸造镁合金及其处理工艺过程与上述实施例1相同，唯高压固溶处理压力和时间不同。本实施例中采用了较高的压力(6GPa)和较短的保温时间(30min)。金相显微组织观察表明，AM60B铸造镁合金中α-Mg基体的平均晶粒尺寸为17.9μm，与实施例1相比，AM60B铸造镁合金的晶粒尺寸得到了进一步细化，且晶粒尺寸均匀性有所提高。
实施例3
本实施例所用AM60B铸造镁合金及其处理工艺过程与上述实施例1相同，唯高压固溶处理温度不同。本实施例中采用了较低的加热温度(400℃)。金相显微组织观察表明，AM60B铸造镁合金组织中α-Mg基体的平均晶粒尺寸为12.9μm，且晶粒尺寸更为均匀，细化效果显著优于实施例1和实施例2。

Claims (1)

1.一种AM60B铸造镁合金晶粒细化的方法，其特征是：所述方法使AM60B铸造镁合金的α-Mg基体晶粒细小且均匀，平均晶粒尺寸为18.4～12.9μm，仅为常规铸造工艺得到的AM60B镁合金晶粒尺寸的1/5～1/10；所述方法包括如下步骤：
(1)高压固溶处理：将AM60B铸造镁合金置于CS-IIB型六面顶压机中，作用于AM60B铸造镁合金上的压力升高至3～6GPa，温度加热至400～500℃，保温30～60min，之后断电保压自然冷却至室温；
(2)常压时效处理：将高压固溶处理后的AM60B铸造镁合金在200～300℃的温度下进行时效处理，保温时间为8～12h，之后水冷至室温。
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