CN102492881A - 一种细化az31镁合金晶粒的方法 - Google Patents

一种细化az31镁合金晶粒的方法 Download PDF

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张爱民
房灿峰
张兴国
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一种细化AZ31镁合金晶粒的方法，属于镁合金铸造技术领域。其特征是，首先在RJ-2镁合金熔剂的保护下将AZ31镁合金熔化，升温到780℃时加入由AlN和镁粉组成的细化剂，细化剂的加入量为AZ31镁合金熔体质量分数的0.2％-1％。保温20分钟后搅拌使细化剂在熔体中分散均匀，采用氩气精炼后静止10分钟，700℃-720℃时浇注到金属模具。本发明的效果和益处是与其他添加AlN的方法相比，操作工艺简单，生产成本低，制备的细化剂对AZ31镁合金的细化效果好，并且使其强度和韧性得到了显著提高。

Description

一种细化AZ31镁合金晶粒的方法
技术领域
本发明属于镁合金铸造技术领域，涉及到一种AZ31镁合金铸造过程中的晶粒细化方法。
背景技术
AZ31镁合金是最常用的镁合金之一，具有高的比强度、比刚度，优良的铸造性能和机械加工性能等优点。但AZ31镁合金液固温度区间间隔大，凝固过程中易产生缩松、气孔、裂纹等缺陷。另外，粗大的晶粒也导致了该合金的力学性能较低，限制了其更广泛的应用。
晶粒细化技术能有效的改善铸造缺陷，提高合金的强度和韧性。目前，AZ31镁合金的晶粒细化方法主要是添加具有形核能力的陶瓷微粒(Al4C3、SiC、TiB2等)和合金化元素。陶瓷微粒的加入形式分为内生和外加两种，其中外加陶瓷颗粒与镁合金熔体润湿性差，很难被引入到镁合金熔体中；含有内生陶瓷颗粒的细化剂虽然解决了润湿性问题，但由于微粒尺寸多属于亚微米级，及其容易团聚，在镁合金熔体中不易分散，且制备工艺相对复杂。
经对现有技术的文献检索发现，H.M.Fu等人在《Journal of Alloys andCompounds》上，2009，撰文“Grain refinement by AlN particles in Mg-Al basedalloys”指出AlN陶瓷微粒能有效的细化Mg-Al合金，因此有必要进一步研究AlN陶瓷微粒细化AZ31镁合金晶粒的方法，特别是外加AlN陶瓷微粒的引入方式和在镁合金熔体中的孕育温度、时间等参数。
发明内容
本发明提供一种简便、有效的细化AZ31镁合金晶粒的方法。解决了AlN陶瓷微粒与Mg基体润湿性差、难加入的问题。
本发明的技术方案是：
一种细化AZ31镁合金晶粒的方法，将AlN陶瓷微粒与Mg粉按质量比为1∶2均匀混合后压成块，烘干制成细化剂；AlN陶瓷微粒尺寸为3-5微米，压块力为10-15MPa，烘干温度为300℃；用熔剂保护熔化AZ31镁合金，升温到780℃后加入质量百分数为0.2％-1％的细化剂，保持20分钟；然后先用手动搅拌，再采用机械搅拌使其中的AlN颗粒均匀分布；吹氩气精炼，静止10分钟，待温度降到700℃-720℃时浇注。
本发明的效果和益处是与其他添加AlN的方法相比，操作工艺简单，生产成本低，AlN在Mg粉的粘结作用下分布很均匀，加入到AZ31镁合金熔体后容易分散，提高了AlN的吸收率，同时也没有引入其他异质元素，对镁合金的成分影响很小。制备的细化剂对AZ31镁合金的细化效果好，并且使其强度和韧性得到了显著提高。
附图说明
图1是没有添加细化剂的AZ31镁合金的微观组织图。
图2是添加0.5wt.％细化剂后AZ31镁合金的微观组织图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
(1)预热坩埚和合金料，坩埚加热到500℃时加入Mg，Mg熔化后加入Al-10Mn、Zn，表面撒好RJ-2覆盖剂。
(2)将熔体温度升到780℃，用钟罩将由AlN和Mg组成的块状细化剂(质量分数为0.5％)压入到镁合金熔体中，保温20分钟。
(3)对镁合金熔体进行搅拌，使得块状细化剂完全分散开，再继续保温10分钟。
(4)用氩气精炼2分钟，然后降温到700℃浇注模具，得到
Figure BDA0000116323150000031
的棒料。试样制备成标准的拉伸试样，晶粒尺寸和拉伸性能的结果如下：
Figure BDA0000116323150000032
从图1和图2的对比可以看出，本发明的细化方法可以明显的细化AZ31镁合金晶粒。

Claims (1)

1.一种细化AZ31镁合金晶粒的方法，其特征是将AlN陶瓷微粒与Mg粉按质量比为1∶2均匀混合后压成块，烘干制成细化剂；AlN陶瓷微粒尺寸为3-5微米，压块力为10-15MPa，烘干温度为300℃；用熔剂保护熔化AZ31镁合金，升温到780℃后加入质量百分数为0.2％-1％的细化剂，保持20分钟；然后先用手动搅拌，再采用机械搅拌使其中的AlN颗粒均匀分布；吹氩气精炼，静止10分钟，待温度降到700℃-720℃时浇注。
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