CN104561709A - 高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法 - Google Patents

高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法，所述合金的组分及质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间大于135小时，在100小时处的蠕变量小于0.02。本发明通过联合加入Al、Zn、Si和Ca元素，以生成MgZn、Mg2Ca、Al2Ca、Mg2Si高温强化相，使合金具有良好的蠕变性能。与现有的耐热铸造镁合金相比，本发明合金具有良好的耐高温性能，且生产成本低，效率高，可广泛应用于商业部件，包括汽车零部件、电子产品部件及航天航空用部件。

Description

高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法，属于镁合金材料技术领域。
背景技术
镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有比重小（1.75～1.85×103kg/m3，约为铝的64%,钢的23%)、阻尼性和切削加工性好、冲击功吸收大、比强度和比刚度高，以及易回收利用等优点，广泛的应用于汽车、航空航天、电子等领域。但是，由于镁合金的强度不高，耐热性能差，限制了其应用范围。因此，提高镁合金的强度和耐热性，使其具有良好的综合性能，是新型镁合金开发的热点。
在高强度镁合金的合金化研究中，合金元素的添加主要集中在铝、锌、硅、锶、铜、镍、锰、锆、钙、锂和铋，或者是钪、钇和稀土元素。其强化机理主要是固溶强化或与镁形成金属间化合物强化。目前，高强度耐热镁合金中稀土含量较高，而稀土的价格较贵，在一般行业中，难以得到广泛应用。因此，当前高强度耐热镁合金的开发应兼顾提高性能和降低成本两个方面因素。Al是提高镁合金强度的基本元素之一。在镁合金加入Al元素，主要是维持合金具有一定的强度和铸造性能。但是，合金中会大量生成Mg17Al12相。Mg17Al12相的熔点较低（462℃）。在高温下，容易发生松弛现象，不能对位错起到良好的钉扎作用。而Ca元素的加入，不仅可以抑制Mg17Al12相的生成，还可以起到细化晶粒的作用。同时，还可以生成稳定的耐高温的Mg2Ca（717℃）与Al2Ca（1079℃）相。这两种相主要分布于晶界处，可以有效地阻碍高温下晶界处的滑移，起到提高合金蠕变性能的作用。在镁合金中加入Zn元素，不仅能够保留含Ca镁合金的优异铸造性能，还可以起到固溶强化与时效强化的作用，生成的MgZn相在高温下具有良好的热稳定性，对镁合金的高温强度和抗蠕变性能均有所提高。Si的加入，能够形成具有极高热稳定性的Mg2Si相，由于Mg2Si相沿着晶界分布，所以能够很好地改善镁合金的蠕变性能。但是，Mg2Si相常表现为粗大的汉字状，需要控制加入的Si元素的百分含量。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法，其目的解决以往的方式所存在的成本高、蠕变性能低的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种高蠕变性能铸造镁合金，其特征在于：所述合金的组分及质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，余量为Mg和杂质。
杂质元素及质量百分比为Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。
在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间≥135小时；在100小时处的蠕变量≤0.02。
如上述的高蠕变性能铸造镁合金的制备方法，其特征在于：上述高蠕变性能铸造镁合金是通过如下步骤制备的：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，使杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20% Ca、Mg-10% Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃～720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将熔化的金属液在670℃～690℃浇注。
步骤（1）中的配料，为了避免Ca的挥发，Ca以Mg-20%Ca的中间合金形式加入；为了降低Si元素的熔点，便于在金属液中的扩散，Si以Mg-10% Si中间合金的形式加入。
步骤（3）中的浇铸，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
优点及效果：本发明提供一种高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法，该合金在50MPa/200℃的蠕变条件下，断裂时间≥135小时；在100小时处的蠕变量≤0.02。为实现上述目的，所述合金的组分及质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，余量为Mg和杂质。
目前，就现有牌号的耐热镁合金而言，本发明合金的性能0.02（50MPa/200℃/100h）完全优异于MRI153（Al-Ca-RE）镁合金的0.15(50MPa/150℃/100h)；在部分工作条件下，优异于AE42（4Al-2RE）合金的0.08(37MPa/177℃/100h)、AS21X(5Al-1Si-0.15RE)合金的0.1(40MPa/150℃/100h)。对比专利(CN 200710037029)中的数据0.26（50MPa/200℃/100h）与0.07（50MPa/150℃/100h），本发明合金的性能数据均优于此项专利。
本发明的优点在于：（1）未加入稀土元素，使其制造成本降低；（2）采用钢制模具，普通铸造方法即可获得，简化了制作工艺。
附图说明：
图1为实施例1中Mg-5Al-4Zn-1Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下的蠕变曲线图。
具体实施方式：下面对本发明做进一步的描述：
    本发明提供一种高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法，合金具有良好的高温蠕变性能，且生产成本低、效率高，可广泛应用于商业部件，包括汽车零部件、电子产品部件及航天航空用部件。
所述合金的组分及质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，余量为Mg和杂质。杂质含量及质量百分比为Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。
上述镁合金的特点是：
（1）在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间≥135小时；在100小时处的蠕变量≤0.02；
（2）不含有Gd、Y、Nd等稀土元素。
本发明通过添加廉价的Al元素，生成Al2Ca高温强化相，提高合金的耐热性能，降低镁合金的成本。
本发明通过添加廉价的Zn元素，分别与Mg反应生成MgZn强化相，提高合金的耐热性能，降低镁合金的成本。
本发明通过添加廉价的碱土元素Ca，细化晶粒，同时生成具有热稳定性的Mg2Ca相，提高合金的耐高温性能，降低镁合金的成本。
本发明通过添加廉价的Si元素，生成具有良好热稳定性的Mg2Si相，提高合金的耐高温性能，降低镁合金的成本。
本发明的结果表明：该合金在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间≥135小时；在100小时处的蠕变量≤0.02。
上述高蠕变性能铸造镁合金是通过如下步骤制备的：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，使杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20% Ca、Mg-10% Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃～720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将熔化的金属液在670℃～690℃浇注；
步骤（1）中的配料，为了避免Ca的挥发，Ca以Mg-20%Ca的中间合金形式加入；为了降低Si元素的熔点，便于在金属液中的扩散，Si以Mg-10% Si中间合金的形式加入。
步骤（3）中的浇铸，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，需要说明的是，本发明的保护范围并不仅限于下述实施例。
实施例1：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在670℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-1Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为135小时，在100小时处的蠕变总量为0.02。
Mg-5Al-4Zn-1Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下蠕变曲线如图1所示。
实施例2：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%：Ca：1%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-1Ca-2Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为141小时，在100小时处的蠕变总量为0.016。
实施例3：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%：Ca：1%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%：Ca：1%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-1Ca-3Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为149小时，在100小时处的蠕变总量为0.018。
实施例4：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%：Ca：2%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%：Ca：2%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在670℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-2Ca-3Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为136小时，在100小时处的蠕变总量为0.02。
实施例5：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%：Ca：3%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%：Ca：3%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-3Ca-3Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为137小时，在100小时处的蠕变总量为0.017。
实施例6：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%：Ca：4%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%：Ca：4%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-4Ca-3Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为143小时，在100小时处的蠕变总量为0.017。
实施例7：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：3%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在685℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-5Ca-3Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为147小时，在100小时处的蠕变总量为0.015。
实施例8：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：2%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：2%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-2Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为140小时，在100小时处的蠕变总量为0.018。
实施例9：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Sn：2%，Ca：3%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：3%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-3Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为144小时，在100小时处的蠕变总量为0.019。
实施例10：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：3%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：3%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-3Ca-2Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为150小时，在100小时处的蠕变总量为0.015。
实施例11：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：4%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：4%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-4Ca-2Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为153小时，在100小时处的蠕变总量为0.016。
实施例12：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：4%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Sn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：4%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-4Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为147小时，在100小时处的蠕变总量为0.019。
实施例13：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Sn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在680℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-5Ca-2Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为153小时，在100小时处的蠕变总量为0.02。
实施例14：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Sn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：5%，Si：1%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-5Ca-1Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为153小时，在100小时处的蠕变总量为0.02。
实施例15：
高蠕变性能铸造镁合金，各组分及质量百分比分别为Al：5%，Zn：4%，Ca：2%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg。
制备方法如下：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：2%，Si：2%，杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20%Ca中间合金、Mg-10%Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为710℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将金属液在690℃浇注，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
得到的Mg-5Al-4Zn-2Ca-2Si镁合金在50MPa/200℃下进行蠕变试验，断裂时间为141小时，在100小时处的蠕变总量为0.018。
本发明制备的高蠕变性能铸造镁合金，在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间大于135小时；在100小时处的蠕变量小于0.02；与现有的耐热铸造镁合金相比，本发明合金在高温下，具有良好的耐热性，且生产成本低，效率高，可广泛应用于商业部件，包括汽车零部件、电子产品部件及航天航空用部件。

Claims (6)

1.一种高蠕变性能铸造镁合金，其特征在于：所述合金的组分及质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，余量为Mg和杂质。
2.根据权利要求1所述一种高蠕变性能铸造镁合金，其特征在于：杂质元素及质量百分比为Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。
3. 根据权利要求1所述一种高蠕变性能铸造镁合金，其特征在于：在50MPa/200℃的蠕变条件下，合金的断裂时间≥135小时；在100小时处的蠕变量≤0.02。
4.如权利要求1所述的高蠕变性能铸造镁合金的制备方法，其特征在于：上述高蠕变性能铸造镁合金是通过如下步骤制备的：
（1）配料：原料是纯度为99.9%的纯Mg、99.9%的纯Al、99.9%的纯Zn，以及Mg-20% Ca中间合金、Mg-10% Si中间合金，各元素的质量百分比为Al：5%，Zn：4%，Ca：1%～5%，Si：1%～3%，使杂质含量Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，余量为Mg；
（2）熔炼：采用铁坩埚，在井式电阻炉中进行熔炼，利用N2和SF6混合气体作为保护气体，首先熔炼金属Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-20% Ca、Mg-10% Si中间合金、纯Al和Zn金属，控制熔炼温度为700℃～720℃，得到液态金属；
（3）浇铸：将熔化的金属液在670℃～690℃浇注。
5.根据权利要求4所述的高蠕变性能铸造镁合金的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的配料，为了避免Ca的挥发，Ca以Mg-20%Ca的中间合金形式加入；为了降低Si元素的熔点，便于在金属液中的扩散，Si以Mg-10% Si中间合金的形式加入。
6. 根据权利要求4所述的高蠕变性能铸造镁合金的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的浇铸，在正常铸造工艺下，模型采用金属型。
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