CN102061414B - 高塑性镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金材料领域,特别涉及高塑性镁合金,其按重量百分比计由以下组分组成:铝0.5~2%,锰2%,钙0.02~0.1%,余量为镁;高塑性镁合金的制备方法为将配方量的镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,加入镁-钙中间合金,得Mg-Ca系列合金并保温;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并加入镁-锰中间合金并保温1小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金,本镁合金塑性高,延伸率可高达在25%,屈服强度为260MPa,本方法制备简单,适用于大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域,特别涉及镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金具有质量轻、污染小、减振性好、导热性能高、电磁屏蔽性好等一系列优点,是一类具有发展前途的材料 近几年随着金属材料的日趋紧张、镁合金耐腐蚀水平的提高以及生产加工技术的不断成熟,镁合金的产量年年保持很高的增长势头。变形镁合金比铸造镁合金强度更高、延展性更好、能适应不同场合结构件的使用要求。镁合金的挤压、轧制、锻造等变形工艺从2O世纪四五十年代就开始应用,但始终存在成品率低、生产成本偏高等问题,为此必须发展高塑性变形镁合金。发展高塑性镁合金,利用塑性加工方式生产型材,有助于改善镁合金成形方式上的不足,促进镁合金的生产应用,而且还能提高镁合金的力学性能,在一定程度上解决其强韧性的不足;此外,在使用时高塑性镁合金还具有更高的安全性。因此,开发高塑性的镁合金是适应镁合金长远发展趋势的要求,也是促进镁合金进一步推广应用的关键技术。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种高塑性镁合金,其具有塑性高兼具一定强度,且成本相对于含稀土元素的变形镁合金低的多。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
高塑性镁合金,按重量百分比计由以下组分组成:
铝 0.5~2%;
锰 2%;
钙 0.02~0.1%;
镁 余量。
进一步,所述的高塑性镁合金,按重量百分比计由以下组分组成:
铝 2%;
钙 0.05%;
锰 2%;
镁 余量。
本发明的目的之二在于提供一种高塑性镁合金的制备方法,该方法操作简单,适用于工业化生产。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
将镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙,得Mg-Ca系列合金,保温0.5-1小时;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰,保温0.5-1小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金;
所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。
进一步,所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%,所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。
本发明的有益效果在于:该高塑性镁合金中,相对于稀土元素来说,Al和Ca的资源丰富,价格低,该高塑性镁合金一吨为2.2万,相对于含稀土元素的镁合金成本较低;细化晶粒效果明显,晶粒尺寸10μm,且制备简单。在合金中,铝(Al)和钙(Ca)可以生成Al2Ca可以细化晶粒,剩余的部分Al又可以和Mn生成Al8Mn5,这种化合物可以清除坩埚上的Fe元素,生成Al8(FeMn)5,同时Al和Mn还可以降低镁合金的c/a值。该合金具有良好的塑性条件,成为制造板材的良好材料;延伸率可高达在25%,屈服强度是在260mpa。
整个配方中,将铝、锰、钙、作为合金元素单独或复合加入镁合金中,铝可以与镁形成有限固溶体,形成的镁-铝固溶体仍然是六方晶体,但其由于铝的加入可能会减小轴比,进而激活镁合金室温下的非基面滑移而提高其塑性。在这些复合元素当中,要求铝要过量,多余的铝能与钙形成Al2Ca,该化合物具有细化晶粒的作用。晶粒细化可以激活棱柱面和锥面的潜在的非基滑移系提高塑性,并且还具有细晶强化作用。加入的锰元素能与铝生成Al8Mn5,由于镁合金熔炼时不可避免的会有铁杂,而铁可以溶于该化合物Al8Mn5,锰的作用除了除铁净化基体外,还可以提高镁合金的耐腐蚀性能。该方案得到的镁合金不仅具有由于合金固溶所产生的塑性增强,还有晶粒细化导致的塑性增强,因此具有良好的塑性,锰使材料具有良好的耐腐蚀性性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1 高塑性镁合金的制备
1 配方
在高塑性镁合金的配方中,按重量百分比计:铝0.5%;钙0.1%; 锰2%;余量为镁。
2 制备
将镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙,得Mg-Ca系列合金并保温0.5小时;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温1小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金。
3 性能参数
经测试,其延伸率为22%,强度为200mpa。
实施例2 高塑性镁合金的制备
1 配方
在高塑性镁合金的配方中,按重量百分比计:铝1.5%;钙0.1%; 锰2%;余量为镁。
2 制备
将镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙,得Mg-Ca系列合金并保温1小时;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温0.5小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金。
3 性能参数
经测试,其延伸率为25%,强度为260mpa。
实施例3 高塑性镁合金的制备
1 配方
在高塑性镁合金的配方中,按重量百分比计:铝2%;钙0.1%; 锰2%;余量为镁。
2 制备
将配方量的镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙,得Mg-Ca系列合金并保温;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温1小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金。
3 性能参数
经测试,其延伸率为30%,强度为190mpa。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述,但本领域的普通技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (3)
1. 高塑性镁合金的制备方法,其特征在于:该高塑性镁合金按重量百分比计由以下组分组成:铝 0.5~2%;锰 2%;钙 0.02~0.1%;镁 余量;
将镁升温至700-750℃,在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下,以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙,得Mg-Ca系列合金,保温0.5-1小时;然后加入纯铝,保温30分钟,让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金;升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰,保温0.5-1小时,得Mg-Al-Ca-Mn系列合金,冷却后得高塑性镁合金;
所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。
2.根据权利要求1所述的高塑性镁合金的制备方法,其特征在于:所述高塑性镁合金按重量百分比计由以下组分组成:铝 1%;锰 2%;钙 0.1%;镁 余量。
3.根据权利要求2所述的高塑性镁合金的制备方法,其特征在于:所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%,所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。
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