CN105568096A - 一种镁合金半连铸浇铸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于镁合金半连铸成型领域，公开了一种镁合金半连铸浇铸工艺，其包括如下步骤：1）备料，2）制备物料1，3）原料预热，4）熔炼，5）半连铸，6）热轧和冷轧，7）退火。本发明工艺简单可行，制备的产品具备抗弹性变形能力好、力学性能好、表面光滑以及耐腐蚀等优点。

Description

一种镁合金半连铸浇铸工艺
技术领域
本发明属于镁合金半连铸成型领域，具体涉及一种镁合金半连铸浇铸工艺。
背景技术
镁合金是以镁为基料加入其他元素组成的合金。由于镁合金具有密度小、比强度和比刚度高等优点，它已被广泛应用于诸如航空航天、军工、汽车等领域。近年来，航空航天及交通运输工具的速度越来越高，所需的动力功率越来越大，构件的稳定性要求高可靠，对镁合金的刚度以及抗弹性变形能力提出了更高的要求，而普通镁合金力学性能和抗弹性变形能力较差，不能满足工程领域对轻质高强度高弹性模量镁合金材料的需求。同时，考虑到航空航天镁合金部件大多因结构复杂、尺寸大而采用铸造方法生产。申请人先前提交的“一种高精度镁合金板材及其制备方法”尽管各方面性能较佳，但是存在抗弹性变形能力较差以及原料成本较高等缺陷。因此，研发高性能铸造镁合金材料的需求已变得非常迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镁合金半连铸浇铸工艺，该工艺简单可行，制备的产品具备力学性能好、表面光滑以及耐腐蚀等优点。
为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：
一种镁合金半连铸浇铸工艺，其包括如下步骤：1）备料，2）制备物料1，3）原料预热，4）熔炼，5）半连铸，6）热轧和冷轧，7）退火。
具体地，包括如下步骤：
1）备料：按照重量份称取各原料备用：钕1-2份，铌1-2份，锆2-4份，玻璃纤维3-5份，锌8-12份，石墨10-15份，硅15-20份，钛20-30份，镁1000-1300份；
2）制备物料1：将玻璃纤维和石墨依次添加到丙酮中，100转/min搅拌6小时，然后置于4℃冷藏12小时，得到物料1；其中，丙酮与石墨的质量比为3:2；
3）原料预热：将钕，铌，锆，锌，硅，钛以及镁，分别在200℃预热1小时；
4）熔炼：采用坩埚电阻炉将预热后的镁熔化，然后在750℃加入物料1、锌以及硅，并搅拌熔体3min；继续升温至780℃，加入钕，铌，锆以及钛，搅拌5min，得到合金液；熔炼过程中采用CO2和SF6混合气体(体积比为50:1)进行保护；
5）半连铸：步骤4）所得合金液在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造速度6.0-7.0m/h，冷却水压力0.02-0.04MPa；
6）热轧和冷轧：将步骤5）所得板坯进行热轧变形，热轧道次轧下量62％-66％，总变形量92％-94％，开轧温度730℃-780℃，终轧温度550℃-610℃；然后进行两道次冷轧，第一道次冷轧变形量为37％-45％，经第二道次变形后，总变形量达到60-70％；
7）退火：步骤6）所得冷轧板坯在氨分解保护气氛下于600℃-660℃退火1-3小时，即得。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明通过添加石墨和玻璃纤维，不仅可以细化晶粒，同时可以改善合金流动性，提高镁合金的压铸性能和耐腐蚀性能；铌和锆使合金具有较高的强度和良好的塑性加工性能，抗氧性和抗碱金属腐蚀性能好；钛金属耐热耐腐蚀性能好，在各种极端环境下保持较好的性能；钕金属加入到镁合金中可以细化合金的显微组织改善合金的力学性能提高合金的塑性变形能力，有效细化基体组织改善相的形貌和分布提高合金的综合力学性能。本发明原料配伍合理，工艺简单可行，制备的产品具备抗弹性变形能力好、力学性能好、表面光滑以及耐腐蚀等优点。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种镁合金半连铸浇铸工艺，其包括如下步骤：1）备料，2）制备物料1，3）原料预热，4）熔炼，5）半连铸，6）热轧和冷轧，7）退火。
具体地，包括如下步骤：
1）备料：按照重量份称取各原料备用：钕1份，铌1份，锆2份，玻璃纤维3份，锌8份，石墨10份，硅15份，钛20份，镁1000份；
2）制备物料1：将玻璃纤维和石墨依次添加到丙酮中，100转/min搅拌6小时，然后置于4℃冷藏12小时，得到物料1；其中，丙酮与石墨的质量比为3:2；
3）原料预热：将钕，铌，锆，锌，硅，钛以及镁，分别在200℃预热1小时；
4）熔炼：采用坩埚电阻炉将预热后的镁熔化，然后在750℃加入物料1、锌以及硅，并搅拌熔体3min；继续升温至780℃，加入钕，铌，锆以及钛，搅拌5min，得到合金液；熔炼过程中采用CO2和SF6混合气体(体积比为50:1)进行保护；
5）半连铸：步骤4）所得合金液在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造速度6.0m/h，冷却水压力0.02MPa；
6）热轧和冷轧：将步骤5）所得板坯进行热轧变形，热轧道次轧下量62％，总变形量92％，开轧温度730℃，终轧温度550℃；然后进行两道次冷轧，第一道次冷轧变形量为37％，经第二道次变形后，总变形量达到60％；
7）退火：步骤6）所得冷轧板坯在氨分解保护气氛下于600℃退火2小时，即得。
实施例2
一种镁合金半连铸浇铸工艺，其包括如下步骤：1）备料，2）制备物料1，3）原料预热，4）熔炼，5）半连铸，6）热轧和冷轧，7）退火。
具体地，包括如下步骤：
1）备料：按照重量份称取各原料备用：钕2份，铌2份，锆4份，玻璃纤维5份，锌12份，石墨15份，硅20份，钛30份，镁1300份；
2）制备物料1：将玻璃纤维和石墨依次添加到丙酮中，100转/min搅拌6小时，然后置于4℃冷藏12小时，得到物料1；其中，丙酮与石墨的质量比为3:2；
3）原料预热：将钕，铌，锆，锌，硅，钛以及镁，分别在200℃预热1小时；
4）熔炼：采用坩埚电阻炉将预热后的镁熔化，然后在750℃加入物料1、锌以及硅，并搅拌熔体3min；继续升温至780℃，加入钕，铌，锆以及钛，搅拌5min，得到合金液；熔炼过程中采用CO2和SF6混合气体(体积比为50:1)进行保护；
5）半连铸：步骤4）所得合金液在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造速度7.0m/h，冷却水压力0.04MPa；
6）热轧和冷轧：将步骤5）所得板坯进行热轧变形，热轧道次轧下量66％，总变形量94％，开轧温度780℃，终轧温度610℃；然后进行两道次冷轧，第一道次冷轧变形量为45％，经第二道次变形后，总变形量达到70％；
7）退火：步骤6）所得冷轧板坯在氨分解保护气氛下于660℃退火3小时，即得。
实施例3
工艺步骤同实施例1，区别在于不添加石墨和玻璃纤维。
实施例4
工艺步骤同实施例1，区别在于不添加钕，铌以及锆。
实施例5
一、本发明工艺制备的镁合金产品性能检测结果见表1：
表1
二、根据GB10124-1988金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方法，将上述实施例制备的试样斜立放于3.5%NaCl溶液中，4天后取出用CrO3+AgNO3+Ba(NO3)2+蒸馏水清除试样表面的腐蚀产物，然后再用丙酮和无水酒精清洗，测腐蚀速率（mm/a）。
上述各实施例中得到的镁合金腐蚀速率如表2所示。
表2
编号 腐蚀速率（mm/a）
实施例1 0.13
实施例2 0.10
实施例3 0.18
实施例4 0.23
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种镁合金半连铸浇铸工艺，其包括如下步骤：1）备料，2）制备物料1，3）原料预热，4）熔炼，5）半连铸，6）热轧和冷轧，7）退火。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
1）备料：按照重量份称取各原料备用：钕1-2份，铌1-2份，锆2-4份，玻璃纤维3-5份，锌8-12份，石墨10-15份，硅15-20份，钛20-30份，镁1000-1300份；
2）制备物料1：将玻璃纤维和石墨依次添加到丙酮中，100转/min搅拌6小时，然后置于4℃冷藏12小时，得到物料1；其中，所述丙酮与石墨的质量比为3:2；
3）原料预热：将钕，铌，锆，锌，硅，钛以及镁分别在200℃预热1小时；
4）熔炼：采用坩埚电阻炉将预热后的镁熔化，然后在750℃加入物料1、锌以及硅，并搅拌熔体3min；继续升温至780℃，加入钕，铌，锆以及钛，搅拌5min，得到合金液；熔炼过程中采用CO2和SF6的混合气体进行保护；
5）半连铸：步骤4）所得合金液在半连续铸造机组上半连铸成板坯，铸造速度6.0-7.0m/h，冷却水压力0.02-0.04MPa；
6）热轧和冷轧：将步骤5）所得板坯进行热轧变形，然后进行两道次冷轧；
7）退火：步骤6）所得冷轧板坯在氨分解保护气氛下于600℃-660℃退火1-3小时，即得。
3.按照权利要求1或2所述的工艺制备的镁合金。
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