CN105154736A - 一种耐热铸造镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐热铸造镁合金，由以下组分组成：钇（Y）5.5%~6.5%，钕（Nd）1.8%~2.5%，钆（Gd）1.0%~1.5%，锌（Zn）0.1%~0.3%，锆（Zr）0.4%~0.6%，银（Ag）0.1%~0.2%，余量为镁（Mg），以质量百分比计。本发明具有较高的高温强度和优良的抗蠕变性能，并且具备优良的铸造性能。
Description
技术领域
本发明属于镁合金材料领域，尤其涉及一种铸造镁合金。
背景技术
镁合金是目前工业上可应用的最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、尺寸稳定的特点，也有电磁屏蔽好以及良好的切削加工性能等优点。但由于镁合金的高温性能差、蠕变强度低，严重阻碍其在航空航天、兵器、汽车等领域的应用。因此，提高镁合金的高温性能尤其是高温抗蠕变性能，是镁合金研究开发的重要方向。针对现有耐热镁合金铸造性能差，热裂倾向大，不利于铸造成形等缺点，开发一种具有良好铸造性能的稀土耐热镁合金，以扩大镁合金的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提高铸造镁合金的高温力学性能和改善其铸造性能。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
一种耐热铸造镁合金，由以下组分组成：钇（Y）5.5%~6.5%，钕（Nd）1.8%~2.5%，钆（Gd）1.0%~1.5%，锌（Zn）0.1%~0.3%，锆（Zr）0.4%~0.6%，银（Ag）0.1%~0.2%，余量为镁（Mg），以质量百分比计。本发明是以所述稀土元素为主要合金元素的铸造镁合金，稀土元素固溶强化和沉淀强化效果好，具有较高的高温强度和优良的抗蠕变性能。
本发明的另一目的在于提供上述镁合金的制备方法。此目的是通过以下措施实现的：
上述耐热铸造镁合金的制备方法包括以下步骤：
（1）配料：采用纯度大于99.95%的金属镁锭、Mg-30%Y、Mg-30%Nd、Mg-30%Gd、Zn锭、Mg-30%Zr、Mg-25%Ag中间合金作为原料；
（2）熔炼：在坩埚电阻炉熔炼Mg至熔化，依次加入镁钇、镁钕、镁钆、镁锆、锌、镁银中间合金进行熔炼，熔炼温度为780℃，用RJ-6熔剂保护；
（3）精炼：对步骤（2）所得产品进行精炼，精炼温度为760℃~780℃，精炼剂为RJ-6和氟化镁混合物，精炼时间5~10分钟；然后升温至780℃，静置20~60分钟；
（4）浇注：在720~760℃进行浇注。
（5）热处理：525℃±5℃固溶10h~12h，空冷；225℃±5℃时效10h~12h，空冷。
上述浇注时模具采用金属模或砂型模。
有益效果
1..本发明的耐热铸造镁合金其室温抗拉强度≥300MPa，断后伸长率≥3.0%，150℃条件下，抗拉强度≥260MPa，断后伸长率≥5.0%。具有良好的综合力学性能，可广泛应用于军工、汽车等行业。
2.针对现有铸造耐热镁合金铸造性能差，热裂倾向大的问题，本发明的耐热镁合金其铸造性能好：合金的流动性（棒长）312mm，热裂倾向（环宽）20-22.5mm。
3.本发明节约了资源，有效降低了成本。
具体实施方式
本发明实施例中所用原材料的纯度为99.95%的Mg，99.5%的Zn，99.8%的Mg-30%Y、Mg-30%Nd、Mg-30%Gd、Mg-30%Zr、Mg-25%Ag中间合金。
流动性采用水平直棒试样法测试；热裂倾向采用热裂环法测试。
以下通过实施例来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
本实施例高强度耐热铸造镁合金是由以下质量百分比的组分组成：6.2%Y，2.0%Nd，1.2%Gd，0.2%Zn，0.5%Zr，0.1%Ag，余量为镁，其中杂质元素Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
按上述合金成分配制各原料，所述镁合金的制备工艺为：在坩埚电阻炉中加入镁锭，熔炼至熔化，再分批加入镁钇、镁钕、镁钆、镁锆、锌、镁银中间合金，保持熔炼温度为780℃，熔炼过程中用RJ-6熔剂保护；然后780℃进行精炼，精炼剂为RJ-6和氟化镁混合物，精炼时间8分钟；精炼完成后，升温至780℃，静置50分钟。浇入金属模中，浇注温度为740℃。将镁合金铸件在525℃±5℃固溶处理12h，225℃±5℃时效处理12h。
本实施例所得的耐热镁合金，其室温抗拉强度为315MPa，断后伸长率3.5%，150℃条件下，抗拉强度272MPa，断后伸长率6.2%；流动性（棒长）312mm，热裂倾向（环宽）20-22.5mm。
实施例2
本实施例高强度耐热铸造镁合金是由以下质量百分比的组分组成：5.9%Y，2.2%Nd，1.3%Gd，0.1%Zn，0.5%Zr，0.2%Ag，其余为Mg，其中杂质元素Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
按上述合金成分配制各原料，所述镁合金的制备工艺为：在坩埚电阻炉中加入镁锭，熔炼至熔化，再分批加入镁钇、镁钕、镁钆、镁锆、锌、镁银中间合金，保持熔炼温度为780℃，熔炼过程中用RJ-6熔剂保护；760℃精炼，精炼剂为RJ-6和氟化镁混合物，精炼时间10分钟；精炼完成后，升温至780℃，静置40分钟。浇入金属模中，浇注温度为750℃。将镁合金铸件在525℃±5℃固溶处理12h，225℃±5℃时效处理12h。
本实施例所得的耐热镁合金，其室温抗拉强度为310MPa，断后伸长率4.0%，150℃条件下，抗拉强度268MPa，断后伸长率7.5%；流动性（棒长）318mm，热裂倾向（环宽）20-22.5mm。
Claims (3)
1.一种耐热铸造镁合金，由以下组分组成：钇（Y）5.5%~6.5%，钕（Nd）1.8%~2.5%，钆（Gd）1.0%~1.5%，锌（Zn）0.1%~0.3%，锆（Zr）0.4%~0.6%，银（Ag）0.1%~0.2%，余量为镁（Mg），以质量百分比计。
2.如权利要求1所述的耐热铸造镁合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：采用纯度大于99.95%的金属镁锭、Mg-30%Y、Mg-30%Nd、Mg-30%Gd、Zn锭、Mg-30%Zr、Mg-25%Ag中间合金作为原料；
（2）熔炼：在坩埚电阻炉熔炼Mg至熔化，依次加入镁钇、镁钕、镁钆、镁锆、锌、镁银中间合金进行熔炼，熔炼温度为780℃，用RJ-6熔剂保护；
（3）精炼：对步骤（2）所得产品进行精炼，精炼温度为760℃~780℃，精炼剂为RJ-6和氟化镁混合物，精炼时间5~10分钟；然后升温至780℃，静置20~60分钟；
（4）浇注：在720~760℃进行浇注；
（5）热处理：525℃±5℃固溶10h~12h，空冷；225℃±5℃时效10h~12h，空冷。
3.如权利要求2所述的耐热铸造镁合金的制备方法，所述浇注时模具采用金属模或砂型模。
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