CN102154580B - 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 - Google Patents

高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN102154580B
CN102154580B CN201110119965A CN201110119965A CN102154580B CN 102154580 B CN102154580 B CN 102154580B CN 201110119965 A CN201110119965 A CN 201110119965A CN 201110119965 A CN201110119965 A CN 201110119965A CN 102154580 B CN102154580 B CN 102154580B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
strength
magnesium
percent
master
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110119965A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102154580A (zh
Inventor
赵德刚
刘运腾
田长文
唐守秋
姜利坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
New Material Institute of Shandong Academy of Sciences
Original Assignee
University of Jinan
New Material Institute of Shandong Academy of Sciences
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan, New Material Institute of Shandong Academy of Sciences filed Critical University of Jinan
Priority to CN201110119965A priority Critical patent/CN102154580B/zh
Publication of CN102154580A publication Critical patent/CN102154580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102154580B publication Critical patent/CN102154580B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种高强度耐热镁合金材料及其制备工艺,材料的质量百分比组成为:Al6~10%,Zn 0.5~2%,B 0.02~0.3%,Nd 0.2~1.5%,Gd 0.2~1.5%,Mn 0.1~0.6%,杂质元素Si≤0.02%,Fe≤0.003%,Cu≤0.01%,余量为Mg。熔炼时以中间合金的形式依次向镁熔体中添加Gd、Nd和B,然后浇铸于金属模具中,得到的合金固溶处理和时效热处理后得材料。本发明材料用B部分取代稀土,稀土含量低,降低了成本;制备工艺利于微合金化作用,使材料具有较高的高温强度,可作为汽车零部件及其他服役温度较高的结构材料。

Description

高强度耐热镁合金材料及其制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种镁合金材料,特别涉及高强度耐热镁合金材料及其制备工艺,属于金属材料及冶金技术领域。
背景技术
[0002] 镁合金是目前应用的最轻的结构金属材料,其具有高的比强度比刚度、优良的铸造性能和机械加工性能,在汽车、电子、航空航天等领域显示出了广阔的应用前景,由于其密度低,镁合金成为替代铝合金、钢铁等的重要材料,它的利用对减重和节能降耗特别显著。虽然镁合金的室温性能优异,但是较差的耐热性能限制了镁合金在服役温度要求较高的汽车部件上的应用,如发动机部件和传动部件。因此提高镁合金在120-200°C时的高温强度,开发具有良好铸造性能的耐热镁合金是镁合金在汽车领域广泛应用的关键。
[0003]目前商业用耐热镁合金的研发主要集中通过添加稀土等元素提高其耐热性能,类似的发明专利如CN101130842A、CN101532107A、CN101225493A等都有涉及。如在CN1814837A中,李大全等发明的耐热镁合金含有2_6 % Sm和3_12 % Y,在王渠东等的CN101463441A中,耐热镁合金含有2-10% Gd和3-16% Y,尽管这类耐热镁合金力学性能都比较高,但添加稀土量都比较高(一般大于4%),成本较高,大大限制了其商业应用。因此非常有必要利用多元微合金化方法通过其他元素取代或部分取代稀土元素的合金化作用,降低稀土含量。由于B元素在Mg-Al系合金中会优先形成密排六方结构的AlB2 (熔点为980 0C )相,其(0001)面与a-Mg(OOOl)面的错配度为6. 24%,满足共格对应的错配度条件,因此AlB2在理论上可作为a -Mg良好的异质核心,能够使ct -Mg晶粒细化,一定程度可以增强合金力学性能。因此为了降低合金的成本,力争用B部分取代稀土对镁合金进行合金化改性,开发出一种低成本的耐热镁合金制备技术
发明内容:
[0004] 本发明目的在于提供一种高强度耐热镁合金材料及其制备工艺,该种材料低成本、高温耐热性能良好。
[0005] 本发明采取的技术方案为:
[0006] 高强度耐热镁合金材料,其质量百分比组成为:
[0007] Al 6 〜10%,Zn 0.5〜2%,B 0.02〜0.3%,Nd 0.2〜1.5%,Gd 0.2 〜1.5%,Mn 0. I 〜0. 6%,杂质元素 Si ( 0. 02%, Fe ( 0. 003%, Cu ( 0. 01%,余量为 Mg。
[0008] 所述的高强度耐热镁合金材料,其质量百分比组成优选:A1 7〜9%,ZnO. 5〜2%, B 0.03 〜0.1%,Nd 0.2 〜1.5%,Gd 0.2 〜1.5%,Mn 0. I 〜0. 6 %,杂质元素Si ( 0. 02%, Fe ( 0. 003%, Cu ( 0. 01%,余量为 Mg。
[0009] 高强度耐热镁合金材料的制备工艺,包括步骤如下:
[0010] I)按照合金成分进行备料,将镁锭(99. 99% )、铝锭(99. 99% )、锌锭(99. 99% )、锰片(99. 9% ), Al-B 中间合金(3. 0 〜4. 0% B),Mg-Nd 中间合金(25 ~ 30% Nd),Mg-Gd中间合金(25〜30% Gd)及浇铸用金属模具预热至160-200°C ;
[0011] 2)在惰性气体和SF6混合气体(0. 01 % -0. 8% SF6)保护条件下,将镁锭电炉加热,待镁锭熔化升温至710-730°C,依次加入铝锭、锌锭、锰片,熔化后再将Mg-Nd中间合金加入其中,待Mg-Nd中间合金熔化合金液温度回升至720-750°C时再加入Mg-Gd中间合金熔化,将得到的合金液升至750-780°C加入Al-B中间合金,待其熔化后搅拌3_5分钟,搅拌完成后保温15-20分钟;
[0012] 3)将步骤2)得到 的合金熔液温度调整至700_730°C,静置2_5分钟,撇去合金液表面浮渣及覆盖剂,将合金液浇铸于金属模具中,得到的铸态合金;
[0013] 4)将铸态合金在390_450°C下进行8_18小时的固溶处理,固溶处理后的合金在180-250°C下进行15-30小时的时效处理。
[0014] 本发明为含B及NcUGd复合强化的Mg-Al合金,通过改变熔铸、热加工和热处理的工艺条件充分发挥了 B的晶粒细化和Nd、Gd稀土元素的微合金化作用,使合金在较少稀土元素含量的情况下获得室温和高温强度下都比较高的力学性能。
[0015] 本发明的有益效果是:
[0016] (I)用B部分取代稀土,稀土含量低,降低了成本;
[0017] (2)制备工艺利于微合金化作用,使材料具有较高的高温强度,可作为汽车零部件及其他服役温度较高的结构材料。
[0018] (3)本发明获得的合金在200°C温度条件下,抗拉强度高于lOOMpa,延伸率不低于10%。
附图说明:
[0019] 图I :按照实施例I制备的合金的XRD衍射图。
[0020] 图2 :按照实施例I制备的合金的铸态微观组织照片。
[0021] 图3 :按照实施例I制备的合金热处理后微观组织照片。
具体实施方式:
[0022] 以下通过具体实例来说明本发明。
[0023] 实施例I
[0024] 高强度耐热镁合金材料的成分(重量百分比)为:7. 5% Al,0. 8% Zn,0. 02% B,1% Nd,0. 8% Gd,0. 2% Mn,杂质元素 Si、Fe、Cu、Ni 总量小于 0. 02%,余量为 Mg。
[0025] 按照上述成分配制合金,其熔铸工艺为:先将纯镁锭、铝锭、锌锭、Al-B中间合金,Mg-Nd中间合金,Mg-Gd中间合金预热至160°C,然后将纯镁、铝锭、锰片放入C02/SF6气体保护的熔炉中熔化,熔化后搅拌均匀,待温度到720°C加入Mg-Nd中间合金,待Mg-Nd中间合金熔化镁液温度回升至730°C时再加入Mg-Gd中间合金,将镁液升至750°C加入Al-B中间合金,待其熔化后搅拌3-5分钟,除去表面浮渣后静置保温15分钟;待温度在720°C进行浇铸,浇铸用模具需预先加热到160°C,浇铸得到合金进行热处理,热处理工艺为:在400°C下固溶处理12小时,180°C下进行等温时效处理20小时。
[0026] 本实例所得的合金,其室温抗拉强度为251MPa,屈服强度为148MPa,延伸率为
3. 9%,200°C的抗拉强度为123MPa,屈服强度为98MPa,延伸率为18.5%。[0027] 实施例2
[0028] 高强度耐热镁合金材料的成分(重量百分比)为:8.5% Al,I. 2% Zn,0.03% B,I. 5% Nd, I. 0% Gd,0. 3% Mn,杂质元素 Si、Fe、Cu、Ni 总量小于 0. 02%,余量为 Mg。
[0029] 按照上述成分配制合金,其熔铸工艺为:先将纯镁锭、铝锭、锌锭、Al-B中间合金,Mg-Nd中间合金,Mg-Gd中间合金预热至200°C,然后将纯镁、铝锭、锰片放入C02/SF6气体保护的熔炉中熔化,熔化后搅拌均匀,待温度到730°C加入Mg-Nd中间合金,待Mg-Nd中间合金熔化镁液温度回升至730°C时再加入Mg-Gd中间合金,将镁液升至760°C加入Al-B中间合金,待其熔化后搅拌3-5分钟,除去表面浮渣后静置保温20分钟;待温度在710°C进行浇铸,浇铸用模具预先加热到200°C,浇铸得到合金进行热处理,热处理工艺为:在410°C下固溶处理24小时,200°C下进行等温时效48小时。
[0030] 本实例所得的合金,其室温抗拉强度为259MPa,屈服强度为153MPa,延伸率为 4. 1%,200°C的抗拉强度为118MPa,屈服强度为IOlMPa,延伸率为16.3%。
[0031] 实施例3
[0032] 高强度耐热镁合金材料的成分(重量百分比)为:9. I % Al,I. 5% Zn,0.05% B,0. 8% Nd, I. 5% Gd,0. 25% Mn,杂质元素 Si、Fe、Cu、Ni 总量小于 0. 02%,余量为 Mg。
[0033] 按照上述成分配制合金,其熔铸工艺为:先将纯镁锭、铝锭、锌锭、Al-B中间合金,Mg-Nd中间合金,Mg-Gd中间合金预热至180°C,然后将纯镁、铝锭、锰片放入C02/SF6气体保护的熔炉中熔化,熔化后搅拌均匀,待温度到725°C加入Mg-Nd中间合金,待Mg-Nd中间合金熔化镁液温度回升至730°C时再加入Mg-Gd中间合金,将镁液升至770°C加入Al-B中间合金,待其熔化后搅拌3-5分钟,除去表面浮渣后静置保温18分钟;待温度在730°C进行浇铸,浇铸用模具预先加热到200°C,浇铸得到合金进行热处理,热处理工艺为:在410°C下固溶处理18小时,190°C下进行等温时效30小时。
[0034] 本实例所得的合金,其室温抗拉强度为261MPa,屈服强度为154MPa,延伸率为3. 6%,200°C的抗拉强度为115MPa,屈服强度为97MPa,延伸率为17.7%。
[0035] 实施例4
[0036] 高强度耐热镁合金材料的成分(重量百分比)为:6% Al,I. 5% Zn,0.3% B,0.8%Nd, I. 5% Gd,0. 25% Mn,杂质元素 Si、Fe、Cu、Ni 总量小于 0. 02%,余量为 Mg。
[0037] 熔铸工艺同实施例I。
[0038] 本实例所得的合金,其室温抗拉强度为251MPa,屈服强度为152MPa,延伸率为3. 5%,200°C的抗拉强度为113MPa,屈服强度为96MPa,延伸率为16. 7%。
[0039] 实施例5
[0040] 高强度耐热镁合金材料的成分(重量百分比)为:7%Al,1.5%Zn,0. 1%B,0.8%Nd, I. 5% Gd,0. 25% Mn,杂质元素 Si、Fe、Cu、Ni 总量小于 0. 02%,余量为 Mg。
[0041] 熔铸工艺同实施例I。
[0042] 本实例所得的合金,其室温抗拉强度为262MPa,屈服强度为156MPa,延伸率为3. 6%,200°C的抗拉强度为119MPa,屈服强度为97MPa,延伸率为17.5%。

Claims (6)

1.高強度耐热镁合金材料,其特征是,其质量百分比组成为: Al 6 〜10%,Zn 0. 5 〜2%,B 0. 02 〜0. 3%, Nd 0. 2 〜I. 5%, Gd 0. 2 〜I. 5%, Mn0. I〜0. 6%,杂质元素Si彡0. 02%, Fe彡0. 003%, Cu彡0. 01%,余量为Mg ;其制备包括步骤如下: 1)在惰性气体和SF6混合气体保护条件下,将镁锭电炉加热,待镁锭熔化升温至710-7300C,依次加入铝锭、锌锭、锰片,熔化后再将Mg-Nd中间合金加入其中,待Mg-Nd中间合金熔化合金液温度回升至720-750°C时再加入Mg-Gd中间合金熔化,将得到的合金液升至750-780°C加入Al-B中间合金,待其熔化后搅拌3_5分钟,搅拌完成后保温15-20分钟; 2)将步骤I)得到的合金熔液温度调整至700-730°C,静置2-5分钟,撇去合金液表面浮渣及覆盖剂,将合金液浇铸于金属模具中,得到铸态合金; 3)将铸态合金经固溶处理和时效处理的热处理后得产品。
2.根据权利要求I所述的高強度耐热镁合金材料,其特征是,其质量百分比组成为:A17 〜9%,Zn 0. 5 〜2%,B 0. 03 〜0. 1%,Nd 0. 2 〜I. 5%,Gd 0. 2 〜I. 5%,Mn 0. I 〜0. 6%,杂质元素 Si 彡 0. 02%, Fe 彡 0. 003%, Cu 彡 0. 01%,余量为 Mg。
3.根据权利要求I所述的高強度耐热镁合金材料,其特征是,步骤3)热处理为在390-450°C下进行8-18小时的固溶处理,固溶处理后的合金在180_250°C下进行15-30小时的时效处理。
4.根据权利要求I所述的高強度耐热镁合金材料,其特征是,所述的Al-B中间合金含3.0〜4.0%质量的B。
5.根据权利要求I所述的高強度耐热镁合金材料,其特征是,所述的Mg-Nd中间合金含25〜30%质量的Nd。
6.根据权利要求I所述的高強度耐热镁合金材料,其特征是,所述的Mg-Gd中间合金含.25〜30%质量的Gd。
CN201110119965A 2011-05-10 2011-05-10 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 Expired - Fee Related CN102154580B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110119965A CN102154580B (zh) 2011-05-10 2011-05-10 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110119965A CN102154580B (zh) 2011-05-10 2011-05-10 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102154580A CN102154580A (zh) 2011-08-17
CN102154580B true CN102154580B (zh) 2012-08-29

Family

ID=44436248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110119965A Expired - Fee Related CN102154580B (zh) 2011-05-10 2011-05-10 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102154580B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103911534B (zh) * 2014-04-11 2016-05-04 芜湖职业技术学院 一种稀土镁合金及其制备方法
CN104233029B (zh) * 2014-09-24 2016-04-27 中南大学 一种高强度可降解镁合金及制备方法
CN106048274B (zh) * 2016-06-29 2017-12-12 宁波胜景传动科技有限公司 一种减速器齿轮箱齿轮盖及其制备方法
CN107385297A (zh) * 2017-09-18 2017-11-24 广州宇智科技有限公司 一种具有优异高温力学性能单相α镁锂合金及其加工工艺
CN107400813A (zh) * 2017-09-22 2017-11-28 广州宇智科技有限公司 具有阻燃性的Mg‑Li‑Si镁锂合金及其加工工艺
CN107385298A (zh) * 2017-09-25 2017-11-24 广州宇智科技有限公司 一种具有阻燃性的Mg‑Li‑Ge合金及其加工工艺
CN107964616A (zh) * 2017-11-28 2018-04-27 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 一种导轨安装支架
CN107841666A (zh) * 2017-11-29 2018-03-27 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 一种支架
CN109097614B (zh) * 2018-08-03 2020-01-14 重庆大学 一种细化镁合金晶粒尺寸的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395224B1 (en) * 1998-07-31 2002-05-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Magnesium alloy and method of producing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09310131A (ja) * 1996-05-21 1997-12-02 Sumikou Boshoku Kk 流電陽極用マグネシウム合金の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395224B1 (en) * 1998-07-31 2002-05-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Magnesium alloy and method of producing the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平9-310131A 1997.12.02
郑飞燕等.微量B对AZ91镁合金显微组织与力学性能的影响.《轻合金加工技术》.2008,第36卷(第02期),7-11. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102154580A (zh) 2011-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102154580B (zh) 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺
CN102534330B (zh) 高强度铸造镁合金的制备方法
CN104004949A (zh) 一种高强度镁锂合金的制备方法
CN105950931B (zh) 与水发生可控反应的高强高硬镁合金及其构件的制造方法
CN101787472B (zh) 耐热锻压镁稀土合金及其制备方法
CN101748299A (zh) 铸造镁合金的制造方法
CN103305738B (zh) 含硅耐热稀土镁合金及其制备方法
CN104928546A (zh) 一种高强度高模量铸造镁稀土合金及其制备方法
CN102337437A (zh) 一种高塑性铸造Mg-Sn-Zn-Al系镁合金
CN105154736A (zh) 一种耐热铸造镁合金及其制备方法
CN102618762A (zh) 一种耐热镁合金
CN103160721A (zh) 一种高硬度耐热镁合金
CN101857934A (zh) 一种耐热镁合金及其制备方法
CN104451314A (zh) 一种高强耐热铸造镁合金及制备方法
CN109943760B (zh) 一种高强高塑稀土镁合金及其制备方法
CN105039816A (zh) 一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法
CN103469039B (zh) 一种含钙和稀土钐的镁-铝-锌变形镁合金
CN101733393A (zh) 一种高性能铝合金精密压铸件制备方法
CN102965556B (zh) 多元Mg-Zn-Al基镁合金及其制备方法
CN102162054B (zh) 一种高强韧镁合金及其制备方法
CN101235454A (zh) 一种准晶增强Mg-Zn-Er耐热镁合金及其制备方法
CN103993213A (zh) 一种双特殊结构相复合增强Mg-Zn-Y合金的制备方法
CN103305731A (zh) 一种添加稀土钇的超高强变形铝合金
CN104928549A (zh) 一种高强度高弹性模量的铸造镁稀土合金及其制备方法
CN101649405A (zh) 一种Al-Mg-Mn-Zr-Sr合金及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JINAN UNIVERSITY

Effective date: 20120703

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120703

Address after: 250014 Shandong Province, Lixia District, Ji'nan City Hospital Road, No. 19

Applicant after: Inst. of New Materials, Shandong Academy of Sciences

Co-applicant after: University of Jinan

Address before: 250014 Shandong Province, Lixia District, Ji'nan City Hospital Road, No. 19

Applicant before: Inst. of New Materials, Shandong Academy of Sciences

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20130510