CN106834759A - 一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度高延展性镁铝合金的加工工艺,本工艺中,两种稀土镧系金属的加入明显提高了晶粒细化程度,提高了镁铝合金的强度;轧制之后的镁铝合金经过冷却水通道迅速冷却,提高了延展性以及可加工性;特殊的结晶器设计极大提高了结晶器冷却水效率,降低所需水压以及冷却水用量;二次利用结晶器冷却水出水来对轧制之后的镁铝合金进行冷却,降低了能量消耗。
Description
技术领域
本发明涉及合金加工领域,特别是涉及一种高强度高延展性镁铝合金的加工工艺领域。
背景技术
镁是一种质轻、性能优良的金属,在我国有丰富的矿产资源。然而,由于单质镁化学性质活泼、质地较软,不适宜工业加工、应用。因此,镁的主要应用在于制造镁合金,以改善其物理化学性能。
目前市场上有多种镁合金,镁铝合金是其中非常重要的一种。镁铝合金具有熔点适中易加工、密度小质量轻、物理化学性能稳定等优点,在工业产业上具有十分重要的应用,譬如镁合金DVD门盖板良好的刚性、尺寸稳定性和导热性不仅比塑料门盖板更为轻薄,同时也避免了因受热引起老化变形而导致的功能性故障;笔记本电脑、手机等金属外壳也将镁铝合金作为首选,得益于其良好的强度、刚性以及尺寸稳定性。
镁铝合金加工方法以铸造为主,而压铸又占据着镁铝合金加工中的主导地位。进入21世纪,镁铝合金压铸件呈现持续、快速的增长趋势。随着应用范围的不断加大,各个行业对高性能镁铝合金结构件的结构性能有了更高的要求,尤其是高强度以及高延展性能,以适于加工以及使用。另一方面,铸造行业是机械制造行业中能耗大、污染高的行业,如何在镁铝合金加工压铸过程中符合节能、降低污染以及清洁生产等环保要求,在日益受到人们重视的环境保护领域也显得十分重要。
发明内容
为了解决现有技术的上述不足,本发明的目的是提供一种镁铝合金的加工工艺,该工艺能够提供一种高强度高延展性的镁铝合金。另一方面,本工艺能够提高加工过程中的能源利用效率,有效实现节能减排。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照一定比例混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属,再进行精炼,精炼时间为1-1.5h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为800-950℃,浇铸速度为20-25米/小时,其中结晶器中水压为2-2.5KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为700-850℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
优选地,原料镁与铝的质量比为1:3。
优选地,所述两种稀土镧系金属分别为镨和铈,二者加入的总质量不大于原料镁质量的1/50。
优选地,步骤(2)中结晶器由内外两层构成,内层两端通过凸台结构与外层密封连接,形成中空结构以构成冷却水通道,所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构,冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构;结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。
优选地,步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口,由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。
本发明具有以下有益效果:两种稀土镧系金属的加入明显提高了晶粒细化程度,提高了镁铝合金的强度;轧制之后的镁铝合金经过冷却水通道迅速冷却,提高了延展性以及可加工性;螺旋形水道以及横向错落挡板的设计利于结晶器内冷却水的对流,极大提高了结晶器冷却水效率,降低所需水压以及冷却水用量;二次利用结晶器冷却水出水来对轧制之后的镁铝合金进行冷却,降低了能量消耗。
附图说明
图1为本发明结晶器的结构示意图。
图2为本发明冷却水通道内横向挡板结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属镨和铈,二者质量总和为原料镁质量的1/50,再进行精炼,精炼时间为1h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为800℃,浇铸速度为20米/小时,其中结晶器中水压为2KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为700℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
实施例2
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属镨和铈,二者质量总和为原料镁质量的1/50,再进行精炼,精炼时间为1.5h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为950℃,浇铸速度为25米/小时,其中结晶器中水压为2.5KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为850℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
实施例3
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属镨和铈,二者质量总和为原料镁质量的1/60,再进行精炼,精炼时间为1h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为950℃,浇铸速度为20米/小时,其中结晶器中水压为2.5KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为700℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
其中,步骤(2)中结晶器如图1所示,由内外两层构成,内层两端通过凸台结构与外层密封连接,形成中空结构以构成冷却水通道,所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构;如图2所示,冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构;结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。
步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口,由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。
实施例4
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属镨和铈,二者质量总和为原料镁质量的1/80,再进行精炼,精炼时间为1.3h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为900℃,浇铸速度为22米/小时,其中结晶器中水压为2.3KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为800℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
其中,步骤(2)中结晶器由内外两层构成,内层两端通过凸台结构与外层密封连接,形成中空结构以构成冷却水通道,所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构,冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构;结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。
其中,步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口,由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。
实施例5
一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属镨和铈,二者质量总和为原料镁质量的1/50,再进行精炼,精炼时间为1.5h,整个过程用炭黑覆盖熔液;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为880℃,浇铸速度为25米/小时,其中结晶器中水压为2.5KPa;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为850℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
其中,步骤(2)中结晶器由内外两层构成,内层两端通过凸台结构与外层密封连接,形成中空结构以构成冷却水通道,所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构,冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构;结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。
其中,步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口,由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。
Claims (7)
1.一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料镁和铝按照一定比例混合,150℃下保温2h,置于熔炼装置中进行熔炼,然后加入两种稀土镧系金属,再进行精炼,精炼时间为1-1.5h;
(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸,浇铸温度为800-950℃,浇铸速度为20-25米/小时;
(3)将浇铸后的合金进行轧制,由带材轧机带动进入轧机进行轧制,保持轧制温度为700-850℃;
(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却,冷却至100℃下以消除应力。
2.根据权利要求1所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:原料镁与铝的质量比为1:3。
3.根据权利要求1所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:步骤(1)中所述两种稀土镧系金属分别为镨和铈,二者加入的总质量不大于原料镁质量的1/50。
4.根据权利要求1所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:步骤(2)中结晶器由内外两层构成,内层两端通过凸台结构与外层密封连接,形成中空结构以构成冷却水通道,所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构,冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构;结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。
5.根据权利要求4所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口,由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。
6.根据权利要求1所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:步骤(1)中熔炼、精炼过程均用炭黑覆盖熔液。
7.根据权利要求1所述的高强度高延展性镁铝合金的加工方法,其特征在于:步骤(2)中,结晶器水压为2-2.5KPa,入水温度为25-30℃。
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