CN104630585A - 高强度超薄壁部件用镁合金及其制备方法 - Google Patents

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韩宝华
温红梅
张志文
文建英
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任彦杰
马晓虎
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Abstract

本发明涉及镁合金技术，具体为一种高强度超薄壁部件用镁合金及其制备方法，解决了AZ91镁合金制作薄壁部件时存在强度较差影响成品率的问题。高强度超薄壁部件用镁合金，是由如下质量百分比的原料组成：铝9-11%，锌0.3-0.9%，锰0.15-0.50%，稀土元素0.2-1.0%，余量为镁和杂质。本发明通过对镁合金配方的改进，有效提高了其性能，抗拉强度达到了290-300MPa，屈服强度达到了190-200MPa，流动性能也得到了显著的提升，保证了较高的压铸成本率，具有工艺简单、操作方便且成本低的优点。

Description

高强度超薄壁部件用镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金技术，具体为一种高强度超薄壁部件用镁合金及其制备方法。
背景技术
镁与一些金属元素铝、锌、锰、稀土、锆、银等合金化后，得到的高强度轻质化的合金可用作结构材料，这些合金元素主要通过固溶强化和析出强化来提高材料的性能。
镁铝系合金是目前牌号最多、应用最广的镁合金系列。与变形镁合金相比，铸造镁合金应用尤为广泛，特别是压铸件，约占70-80%以上，其中AZ91合金应用最为广泛，由于其优异的流动性，可以压铸复杂结构的薄壁部件。在室温下铝的固溶度为2 mass.%，在437℃时上升到12.7 mass.%。铝含量大于2 mass.%，铸态镁合金晶界附近会形成β（Mg17Al12）。随着铝含量的增加，β相在晶界处形成网络，特别是铝含量超过10mass.%，镁合金的延性及力学性能急剧下降，影响薄壁部件的成品率。
发明内容
本发明为了解决AZ91镁合金制作薄壁部件时存在强度较差影响成品率的问题，提供了一种高强度超薄壁部件用镁合金及其制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：高强度超薄壁部件用镁合金，是由如下质量百分比的原料组成：铝 9-11%，锌 0.3-0.9%，锰 0.15-0.50%，稀土元素 0.2-1.0%，余量为镁和杂质。
铝、锌、锰及稀土元素的含量及相互之间的比例选取，是经过大量的反复试验得出的，铝含量的选取提高了合金强度和硬度，也能拓宽凝固区，增加合金的流动性，改善铸造性能；锌含量的选取与铝结合可提高合金的室温强度，具有固溶强化和时效强化双重作用，同时能减轻因铁、镍存在而引起的腐蚀作用；锰含量的选取能稍微提高屈服强度，并通过除去铁及其他重金属元素避免生成有害的晶间化合物来提高镁铝合金的抗海水腐蚀能力，在熔炼过程中部分有害的金属间化合物会分离出来，同时细化晶粒，提高可焊性；稀土元素既可以提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程，又可以析出非常稳定的弥散相离子，从而能大幅度提高镁合金的强度，克服了AZ91镁合金制作薄壁部件时存在强度较差影响成品率的问题。
高强度超薄壁部件用镁合金，稀土元素是由铈、镧、镨、钕四种金属元素组成的混合稀土元素，且铈金属元素在混合稀土元素中所占的质量百分比大于等于55%。
混合稀土元素与镁合金结晶温度间隔小，形成了简单的共晶体系和低熔点共晶体，因而具有很好的流动性，合金的流动性增加、疏松热裂倾向减小，增加合金的致密性；同时富含铈的混合稀土元素的加入使得铝镁系镁合金中会出现呈棒状的Al11RE3析出相，且Mg17Al12相逐渐减少并细化，明显提高镁合金强度。
高强度超薄壁部件用镁合金的制备方法，采用如下步骤：a、将镁锭在铁制容器中熔融，b、随后加热至650-750℃，在此温度下依次加入铝、锌、锰金属及稀土元素；c、将镁合金熔体控制在700-750℃，用氩气搅拌后静置；d、最后将镁合金熔体温度降至670-690℃，进行镁合金锭的浇铸。
本发明通过对镁合金配方的改进，有效提高了其性能，抗拉强度达到了290-300MPa，屈服强度达到了190-200MPa，流动性能也得到了显著的提升，保证了较高的压铸成本率，具有工艺简单、操作方便且成本低的优点。
具体实施方式
实施例1
高强度超薄壁部件用镁合金，是由如下质量百分比的原料组成：铝 9%，锌 0.3%，锰 0.15%，稀土元素 0.2%，余量为镁和杂质。
稀土元素是由铈、镧、镨、钕四种金属元素组成的混合稀土元素，且铈金属元素在混合稀土元素中所占的质量百分比为55%。
高强度超薄壁部件用镁合金的制备方法，采用如下步骤：a、将镁锭在铁制容器中熔融，b、随后加热至650℃，在此温度下依次加入铝、锌、锰金属及稀土元素；c、将镁合金熔体控制在730℃，用氩气搅拌后静置；d、最后将镁合金熔体温度降至670℃，进行镁合金锭的浇铸。
该镁合金的力学性能经测定，抗拉强度为290MPa，屈服强度为190MPa。
实施例2
高强度超薄壁部件用镁合金，是由如下质量百分比的原料组成：铝 11%，锌 0.9%，锰 0.50%，稀土元素1.0%，余量为镁和杂质。
稀土元素是由铈、镧、镨、钕四种金属元素组成的混合稀土元素，且铈金属元素在混合稀土元素中所占的质量百分比等于78%。
高强度超薄壁部件用镁合金的制备方法，采用如下步骤：a、将镁锭在铁制容器中熔融，b、随后加热至750℃，在此温度下依次加入铝、锌、锰金属及稀土元素；c、将镁合金熔体控制在750℃，用氩气搅拌后静置；d、最后将镁合金熔体温度降至690℃，进行镁合金锭的浇铸。
该镁合金的力学性能经测定，抗拉强度为300MPa，屈服强度为200MPa。
实施例3
高强度超薄壁部件用镁合金，是由如下质量百分比的原料组成：铝 10.3%，锌 0.7%，锰 0.37%，稀土元素 0.5%，余量为镁和杂质。
稀土元素是由铈、镧、镨、钕四种金属元素组成的混合稀土元素，且铈金属元素在混合稀土元素中所占的质量百分比等于63%。
高强度超薄壁部件用镁合金的制备方法，采用如下步骤：a、将镁锭在铁制容器中熔融，b、随后加热至718℃，在此温度下依次加入铝、锌、锰金属及稀土元素；c、将镁合金熔体控制在749℃，用氩气搅拌后静置；d、最后将镁合金熔体温度降至673℃，进行镁合金锭的浇铸。
该镁合金的力学性能经测定，抗拉强度为296MPa，屈服强度为195MPa。
具体实施过程中，铝、锌、锰以纯度≥99.0%的金属加入，且镁合金熔体控制在700-750℃时，加入精炼剂，用氩气搅拌30分钟，之后再静置40分钟；稀土元素以含混合稀土元素30%的稀土中间合金的形式加入。

Claims (3)

1.一种高强度超薄壁部件用镁合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：铝 9-11%，锌 0.3-0.9%，锰 0.15-0.50%，稀土元素 0.2-1.0%，余量为镁和杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度超薄壁部件用镁合金，其特征在于：稀土元素是由铈、镧、镨、钕四种金属元素组成的混合稀土元素，且铈金属元素在混合稀土元素中所占的质量百分比大于等于55%。
3.根据权利要求1或2所述的高强度超薄壁部件用镁合金的制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、将镁锭在铁制容器中熔融；b、随后加热至650-750℃，在此温度下依次加入铝、锌、锰金属及稀土元素；c、将镁合金熔体控制在700-750℃，用氩气搅拌后静置；d、最后将镁合金熔体温度降至670-690℃，进行镁合金锭的浇铸。
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