CN104451286A - 一种镁铝合金及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁铝合金及其加工工艺，属于金属材料技术领域，其含有下述重量百分含量的组分：镁15-20％、硅3.3-8.2％、铁0.02-0.15％、钛0.2-0.5％、铜0.5-1.5％、锰1.5-2.3％、锌0.15-0.22％、碳0.21-0.34％以及铅0.11-0.15％，其余为铝。加工工艺为：先将铝、镁和硅加热熔化，接着将铜、锰和铅加入到熔体中，将获得的混合熔体升温至一定温度后加入铁、钛、锌以及碳，然后调节温度后使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。该产品成分稳定，品质优良，不会产生偏析，组织更加均匀，而且具有较高的耐腐蚀性和耐磨性能。

Description

一种镁铝合金及其加工工艺
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体来说，涉及一种镁铝合金及其加工工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，纯铝的密度小，仅为铁的1/3，熔点低。铝是面心立方结构，具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的镁铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。但是，采用传统方法加工出来的镁铝合金，由于受材料以及加工方法的限制，在加工过程中容易出现断裂、皱纹、疲劳等缺陷，成品率较低，导致了材料的浪费。同时，生产效率较低，增加了劳动强度，增加了生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种镁铝合金及其加工工艺，以解决传统铝合金的组分不合理以及加工方法不佳，导致加工出来的材料性能较差，在加工过程中容易出现断裂、皱纹、疲劳等缺陷而存在的不足。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种镁铝合金，含有下述重量百分含量的组分：镁15-20％、硅3.3-8.2％、铁0.02-0.15％、钛0.2-0.5％、铜0.5-1.5％、锰1.5-2.3％、锌0.15-0.22％、碳0.21-0.34％以及铅0.11-0.15％，其余为铝。
优选地，所述镁铝合金含有下述重量百分含量的组分：镁16-19％、硅4-7％、铁0.05-0.1％、钛0.3-0.4％、铜0.7-1.3％、锰1.7-2.2％、锌0.16-0.2％、碳0.25-0.3％以及铅0.12-0.14％，其余为铝。
更优选地，所述镁铝合金含有下述重量百分含量的组分：镁17％、硅5％、铁0.08％、钛0.35％、铜1％、锰2％、锌0.18％、碳0.28％以及铅0.13％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到780-800℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌4-8min，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1100-1180℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持10-15min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1000-1100℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.5-1MPa，合金液的流量为3-3.5kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
所述步骤(1)中，还可以将混合熔体温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼16-18min，并除去液面浮渣。
所述步骤(2)中，将混合熔体送入中频炉中，升温至1150℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持13min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1060℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.8MPa，合金液的流量为3.2kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
本发明的有益效果在于：传统的镁铝合金中，镁和硅的含量均较低，导致生产的镁铝合金性能欠佳，本发明通过将镁的含量控制在15-20％，硅的含量控制在3.3-8.2％，并且在铝合金中添加铜、碳、锰、锌、钛等元素，使得产品成分稳定，品质优良，不会产生偏析，组织更加均匀，而且可以提高合金的耐腐蚀性和耐磨性能。传统的镁铝合金加工方法通常将制备合金锭的温度控制在700-800℃，加工出的镁铝合金晶粒粗大，抗拉强度较低，本发明通过将将镁、硅和铝的混合熔体在1100-1180℃的高温条件下处理，接着调节温度为1000-1100℃采用喷射成型技术制备铝合金，使得生产的镁铝合金具有抗拉强度高、硬度高、耐腐蚀性强以及耐磨性能好等优点。
具体实施方式
为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。
实施例一
一种镁铝合金，含有下述重量百分含量的组分：镁15％、硅3.3％、铁0.02％、钛0.2％、铜0.5％、锰1.5％、锌0.15％、碳0.21％以及铅0.11％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到780℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌8min，接着将温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼16min，并除去液面浮渣，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1100℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持15min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1000℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.5MPa，合金液的流量为3kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
实施例二
一种镁铝合金，其含有下述重量百分含量的组分：镁16％、硅4％、铁0.05％、钛0.3％、铜0.7％、锰1.7％、锌0.16％、碳0.25％以及铅0.12％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到800℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌4min，接着将温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼16-18min，并除去液面浮渣，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1180℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持10min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1100℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为1MPa，合金液的流量为3.5kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
实施例三
一种镁铝合金，含有下述重量百分含量的组分：镁20％、硅8.2％、铁0.15％、钛0.5％、铜1.5％、锰2.3％、锌0.22％、碳0.34％以及铅0.15％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到785℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌5min，接着将温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼17min，并除去液面浮渣，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1120℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持12min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1050℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.6MPa，合金液的流量为3.2kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
实施例四
一种镁铝合金，其含有下述重量百分含量的组分：镁19％、硅7％、铁0.1％、钛0.4％、铜1.3％、锰2.2％、锌0.2％、碳0.3％以及铅0.14％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到795℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌7min，接着将温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼18min，并除去液面浮渣，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1160℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持14min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1060℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.9MPa，合金液的流量为3kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
实施例五
一种镁铝合金，其含有下述重量百分含量的组分：镁17％、硅5％、铁0.08％、钛0.35％、铜1％、锰2％、锌0.18％、碳0.28％以及铅0.13％，其余为铝。
所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到790℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌6min，接着将温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼17min，并除去液面浮渣，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，升温至1150℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持13min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1060℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.8MPa，合金液的流量为3.2kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。

Claims (6)

1.一种镁铝合金，其特征在于，含有下述重量百分含量的组分：镁15-20％、硅3.3-8.2％、铁0.02-0.15％、钛0.2-0.5％、铜0.5-1.5％、锰1.5-2.3％、锌0.15-0.22％、碳0.21-0.34％以及铅0.11-0.15％，其余为铝。
2.如权利要求1所述的镁铝合金，其特征在于，所述镁铝合金含有下述重量百分含量的组分：镁16-19％、硅4-7％、铁0.05-0.1％、钛0.3-0.4％、铜0.7-1.3％、锰1.7-2.2％、锌0.16-0.2％、碳0.25-0.3％以及铅0.12-0.14％，其余为铝。
3.如权利要求1所述的镁铝合金，其特征在于，所述镁铝合金含有下述重量百分含量的组分：镁17％、硅5％、铁0.08％、钛0.35％、铜1％、锰2％、锌0.18％、碳0.28％以及铅0.13％，其余为铝。
4.如权利要求1-3任意一项所述的镁铝合金，其特征在于，所述镁铝合金的加工工艺为：
(1)将铝、镁和硅投入到熔炼炉中，加热到780-800℃，使其熔化为熔体，接着用气体载体将铜、锰和铅加入到熔体中，保持恒温搅拌4-8min，获得混合熔体；
(2)将混合熔体送入中频炉中，在充满氮气的环境中升温至1100-1180℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持10-15min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1000-1100℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.5-1MPa，合金液的流量为3-3.5kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
5.如权利要求4所述的镁铝合金的加工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，还可以将混合熔体温度调整至770℃，对熔炼炉中吹氩气对混合熔体精炼16-18min，并除去液面浮渣。
6.如权利要求4所述的镁铝合金的加工工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，将混合熔体送入中频炉中，升温至1150℃，加入铁、钛、锌以及碳，保持13min，然后将物料送入喷射成型设备中，调节合金液的温度为1060℃，使合金液流入雾化器，用高压氩气雾化后沉积在基板上，形成合金锭，雾化过程中控制雾化压力为0.8MPa，合金液的流量为3.2kg/min，将合金锭冷却至常温后，获得镁铝合金成品。
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