CN104278183A - 一种压铸镁合金及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压铸镁合金，其成分按重量百分比包含：Al:4.1-4.5%，Gd:0.45-.055%，Cu:0.1-0.25%，Sb:0.15-0.3%，Mn:0.8-1.2%，Fe:0.35-0.4%，Zr:0.55-0.76%，Sn:0.35-0.45%，Ti:0.25-0.36%，Be:0.12-0.16%，Bi：0.2-0.32%，Cr:0.02-0.12%，Nd：0.4-0.56%，V：0.032-0.051%，余量为Mg，该压铸镁合金的制作工艺，成本低且操作简便，获得的镁合金具有较高的强度，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于镁合金材料领域，尤其是一种压铸镁合金及其制作工艺。
背景技术
人们使用金属材料已有悠久的历史，由于人类文明的快速发展，金属材料的消耗与日俱增，某些金属矿产资源逐渐趋于枯竭。镁是地球上储量最丰富的元素之一，随着镁产品市场开放应用空间的增大，镁资源将发挥更加重要的作用，可能会成为铜、铝后时代的第一接力棒。
镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能；近年来， 由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求，镁合金压铸技术正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等。
得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其中国经济地位的显著提升，镁合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对促使镁合金的广泛应用将是利好消息。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种压铸镁合金的制作工艺，该工艺成本低且操作简便，获得的镁合金具有较高的强度，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：Al:4.1-4.5%，Gd:0.45-.055%，Cu:0.1-0.25%，Sb:0.15-0.3%，Mn:0.8-1.2%，Fe:0.35-0.4%，Zr:0.55-0.76%，Sn:0.35-0.45%，Ti:0.25-0.36%，Be:0.12-0.16%，Bi：0.2-0.32%，Cr:0.02-0.12%，Nd：0.4-0.56%，V：0.032-0.051%，余量为Mg。
进一步的，按照重量百分比含量含有：Al:4.2%，Gd:0.5%，Cu:0.2%，Sb:0.25%，Mn：0.96%，Fe:0.38%，Zr:0.65%，Sn:0.4%，Ti:0.3%，Be:0.14%，Bi：0.25%，Cr:0.06%，Nd：0.5%，V：0.045%，余量为Mg。
另外，还提供一种所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金；
(2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护，待所有原料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735℃～745℃保温静置10分钟后，在通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm和直径为Ф20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭；
(3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.58%，设置保护气体的工作压力位0.5MPa，供气温度为375℃，等待压射时长为5s，熔室温度为750℃，泵室温度为725℃，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料；
(4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度175℃，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120mm、二块位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力21MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长35cm和Ф25mm的高强韧镁合金材料。
该发明采用了熔炼的手法，除去表面杂质，达到提高原料纯度的技术效果；采用了精炼和压铸的手法，达到制备高强韧镁合金的技术效果；本发明主要采用Mg和Al作原料，镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点，能够达到减重、节能、降低污染，改善环境的效果；铝 是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一，重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点。
本发明的有益效果：减轻了重量、适用范围广、特别是针对于手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等，具有良好的适配性，且质量较佳，制备工艺也相对较为简单，仅通过四个步骤即可完成，反向的减少了成本，效益较高，同时具有比传统商业镁合金优越的力学性能，能够进行大面积的推广和适用。
具体实施方式
实施例1
一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：Al:4.2%，Gd:0.5%，Cu:0.2%，Sb:0.25%，Mn：0.96%，Fe:0.38%，Zr:0.65%，Sn:0.4%，Ti:0.3%，Be:0.14%，Bi：0.25%，Cr:0.06%，Nd：0.5%，V：0.045%，余量为Mg。
压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金；
(2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护，待所有原料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735℃～745℃保温静置10分钟后，在通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm和直径为Ф20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭；
(3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.58%，设置保护气体的工作压力位0.5MPa，供气温度为375℃，等待压射时长为5s，熔室温度为750℃，泵室温度为725℃，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料；
(4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度175℃，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120mm、二块位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力21MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长35cm和Ф25mm的高强韧镁合金材料。
实施例2：
一种镁合金，按照重量百分比含量含有：Al:4.1%，Gd:0.45%，Cu:0.1%，Sb:0.15%，Mn：0.8%，Fe:0.35%，Zr:0.55%，Sn:0.35%，Ti:0.25%，Be:0.12%，Bi：0.2%，Cr:0.02%，Nd：0.4%，V：0.032%，余量为Mg。
所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金；
(2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在700℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护，待所有原料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在720℃～735℃保温静置10分钟后，在通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为25cm和直径为Ф10cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭；
(3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.64%，设置保护气体的工作压力位0.68MPa，供气温度为350℃，等待压射时长为5s，熔室温度为720℃，泵室温度为715℃，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料；
(4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度165℃，模具预热时间60min、压射低速92%、一块位置105mm、二块位置226mm、二块速度82%、增压位置352mm、增压速度50%、压射终止556min，压射时间6s、冷却时间8s、增压压力52MPa和调模压力16MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长26cm和Ф18mm的高强韧镁合金材料。
实施例3：
一种压铸镁合金，按照重量百分比含量含有：Al:4.5%，Gd:0.55%，Cu:0.25%，Sb:0.3%，Mn：1.2%，Fe:0.4%，Zr:0.76%，Sn:0.45%，Ti:0.36%，Be:0.16%，Bi：0.32%，Cr:0.12%，Nd：0.56%，V：0.051%，余量为Mg。
所述的压铸镁合金的制作工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金；
(2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在750℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护，待所有原料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在745℃～765℃保温静置10分钟后，在通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为45cm和直径为Ф25cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭；
(3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.68%，设置保护气体的工作压力位0.65MPa，供气温度为385℃，等待压射时长为5s，熔室温度为765℃，泵室温度为735℃，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料；
(4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度185℃，模具预热时间75min、压射低速105%、一块位置126mm、二块位置265mm、二块速度95%、增压位置382mm、增压速度65%、压射终止586min，压射时间6s、冷却时间8s、增压压力72MPa和调模压力32MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长45cm和Ф30mm的高强韧镁合金材料。
实施例1-3得到的合金的性能列于下表
注：常规镁的抗拉强度为：280 MPa，屈服强度为：160 MPa，延伸率为：8%。
本发明的有益效果：减轻了重量、适用范围广、特别是针对于手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等，具有良好的适配性，且质量较佳，制备工艺也相对较为简单，仅通过四个步骤即可完成，反向的减少了成本，效益较高，同时具有比传统商业镁合金优越的力学性能，能够进行大面积的推广和适用。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (3)
1.一种压铸镁合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：Al:4.1-4.5%，Gd:0.45-.055%，Cu:0.1-0.25%，Sb:0.15-0.3%，Mn:0.8-1.2%，Fe:0.35-0.4%，Zr:0.55-0.76%，Sn:0.35-0.45%，Ti:0.25-0.36%，Be:0.12-0.16%，Bi：0.2-0.32%，Cr:0.02-0.12%，Nd：0.4-0.56%，V：0.032-0.051%，余量为Mg 。
2.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：Al:4.2%，Gd:0.5%，Cu:0.2%，Sb:0.25%，Mn：0.96%，Fe:0.38%，Zr:0.65%，Sn:0.4%，Ti:0.3%，Be:0.14%，Bi：0.25%，Cr:0.06%，Nd：0.5%，V：0.045%，余量为Mg。
3.一种如权利要求1或2所述的压铸镁合金的制作工艺，其特征在于：
(1)原料准备：按照重量百分比含量为原料进行备料，所述原料为纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn、纯Sb、纯Sn、纯V、Mg-Ca中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Bi中间合金、Mg-Be中间合金、Al-Nd中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ti中间合金、Mg-Cr中间合金、Al-Fe中间合金；
(2)熔炼：将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在720℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护，待所有原料融化后，搅拌5分钟，除去表面杂质，在735℃～745℃保温静置10分钟后，在通入体积比为CO2:SF6=150:1.5的CO2/ SF6混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为30cm和直径为Ф20cm的铁铸模具中，空冷至温室，制得母合金铸锭；
(3) 精炼：用压铸方法制备高强韧镁合金，将第一步制得的母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，采用N2和SF6混合气保护，其中SF6的体积百分比溶度为0.58%，设置保护气体的工作压力位0.5MPa，供气温度为375℃，等待压射时长为5s，熔室温度为750℃，泵室温度为725℃，待母合金铸锭完全熔化，制得镁合金精炼料；
(4)压铸：将熔融的镁合金精炼料用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度175℃，模具预热时间65min、压射低速95%、一块位置120mm、二块位置256mm、二块速度85%、增压位置372mm、增压速度56%、压射终止576min，压射时间6s、冷却时间8s、增压压力62MPa和调模压力21MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长35cm和Ф25mm的高强韧镁合金材料。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108342629A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-07-31 | 菏泽高峰电机有限公司 | 镁合金风机扇叶 |
| CN109161755A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-08 | 广州宇智科技有限公司 | 一种新型适合散热场合且基于Sn的阻燃镁合金及其工艺 |
| CN109266927A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-25 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种可高速挤压的高性能变形镁合金及其制备方法 |
| PL423323A1 (pl) * | 2017-10-31 | 2019-05-06 | Politechnika Lodzka | Sposób wytwarzania stopów magnezu z dodatkami stopowymi pierwiastków o temperaturze topnienia wyższej od 650°C i gęstości większej od 1,737 g/cm3 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103695743A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-04-02 | 张霞 | 一种镁合金及其制备方法 |
-
2014
- 2014-10-31 CN CN201410598891.5A patent/CN104278183B/zh active Active
Patent Citations (1)
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