CN107365929A - 一种非真空状态下lz91镁锂合金铸锭的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,原材料中各组份的组配重量百分比为,镁锭88.5~90%、锂锭8~10%、锌锭0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%,以上各组份按重量配比之和为100%;镁锭选用纯度为99.9%以上的高纯镁锭、锂锭选用纯度为99.9%以上的高纯锂锭、锌锭选用纯度为99.9%以上的高纯锌锭;制备工艺的流程步骤为:熔炼→一次分析化验→精炼、二次分析化验→保温静置→浇铸;严格控制了生产工艺条件,克服了镁锂合金生产的难点在于熔铸工艺,提高了生产效率,保证了铸锭的质量,降低了生产成本,能够在医疗电子方面、交通行业等领域大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金加工领域,尤其是一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺。
背景技术
众所周知,LZ91镁锂合金具有高的比强度、高延展性和高的比弹性模量,良好的减震性能和抗高能粒子穿透能力,并且具有良好的变形超塑性和易焊接性能,焊接强度可达基体金属强度的90%。因此,LZ91镁锂合金通常用于相机架、外壳、医疗、电子方面等等,重量可与原来的塑料壳体相当,但刚度却更高,在汽车工业领域中也是目前研究重点选材之一,所以LZ91镁锂合金的研究开发工作正在迅猛发展。
由于Mg~Li合金的缺点是化学活性很高,Li极易与空气中的氧、氮、氢结合成稳定性很高的化合物,因此熔炼和铸造必须在真空或惰性气氛中进行,采用普通熔剂保护的方法很难得到优质的铸锭,目前生产LZ91镁锂合金铸锭一般在真空环境中进行熔炼,这种方法对纯镁锂及电池级纯锂等材料的纯度要求较高,对设备的精确度也要求严格。因此,这就造成了最终造出的LZ91镁锂合金铸锭价格居高不下,造成本种镁合金在市场上推广难度较大。
鉴于上述原因,现研发出一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,严格控制了生产工艺条件,克服了镁锂合金生产的难点在于熔铸工艺,如:熔炼保护极其困难,合金中的镁、锂易与空气中的氧气等产生化学反应因而产生的氧化、烧损,在浇铸过程中熔液入模前对铸模腔内要进行氩气保护等。从而提高了生产效率,保证了铸锭的质量,降低了生产成本。从而达到了该产品能够在医疗电子方面、交通行业等的大规模的推广应用。
本发明为了实现上述目的,采用如下技术方案:一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,原材料中各组份的组配重量百分比为,镁锭88.5~90%、锂锭8~10%、锌锭0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%,以上各组份按重量配比之和为100%;
镁锭选用纯度为99.9%以上的高纯镁锭、锂锭选用纯度为99.9%以上的高纯锂锭、锌锭选用纯度为99.9%以上的高纯锌锭;
一号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁80%、氯化钡12%、氟化钙8%,以上各组份按重量配比之和为100%;
一号熔剂与原材料的比例为1:100;
二号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁60%、氯化钡15%、氟化镁15%、氟化钙10%,以上各组份按重量配比之和为100%;
二号熔剂与原材料的比例为1:100;
制备工艺的流程步骤为:熔炼→一次分析化验→精炼、二次分析化验→保温静置→浇铸。
第一步,熔炼:熔化炉内坩锅的温度上升到180~200℃时,向坩锅内加入一号熔剂,待一号熔剂溶化后加入镁锭和锌锭,一号熔剂熔化后在合金液体表面形成一层油膜,使合金液体与空气隔绝,以防止镁合金燃烧造成氧化烧损,而且能起到灭火作用,在镁锭和锌锭熔化后,坩锅温度上升到720~730℃时,将氩气和SF6混合气体通过导管吹入坩埚开口处以隔绝空气,坩埚内合金液体的温度降至650~660℃后,将包裹有铝箔的锂锭放入铁制笼罩内压入合金液体内,待锂锭熔化后提出铁制笼罩,坩埚内合金液体的温度上升到710~730℃时,在氩气和SF6的混合气体的保护下进行搅拌、捞渣、精炼,搅拌均匀后静置18~20min。
第二步,一次分析化验:在熔化炉内坩锅中取合金液体样进行一次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%;
第三步,精炼、二次分析化验:坩锅中的合金液体达到一次分析化验的标准后,加入二号熔剂进行精炼,精炼15~16min后从坩埚中再次提取合金液体样进行二次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%。
第四步,保温静置:坩锅中的合金液体达到二次分析化验的标准后,将合金液体的温度保持在710~730℃,静置40~50min后将坩埚上盖盖紧,氩气由上盖通入坩埚内进行保护。
第五步,浇铸:对铸模和浇铸管进行预热,将预热后的浇铸管的一端插入到坩埚的合金液体中并进行密封,另一端插入预热后铸模的浇铸口,氩气和SF6的混合气体经铸模盖上的导管通入铸模进行浇铸保护,增加通入到坩埚内氩气的压力0.03~0.035MPa,使坩埚内的合金液体经浇铸管导入铸模内浇铸成锭,待自然冷却后,打开铸模,制得LZ91镁锂合金成品。
本发明的有益效果是:本发明所述的LZ91镁锂合金的制备方法严格控制了生产工艺条件,克服了镁锂合金生产的难点在于熔铸工艺,如:熔炼保护极其困难,合金中的镁、锂易与空气中的氧气等产生化学反应因而产生的氧化、烧损,在浇铸过程中熔液入模前对铸模腔内要进行氩气保护等。从而提高了生产效率,保证了铸锭的质量,降低了生产成本。从而达到了该产品能够在医疗电子方面、交通行业等的大规模的推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
实施例1
原材料中各组份的组配重量百分比为,镁锭88.5~90%、锂锭8~10%、锌锭0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%,以上各组份按重量配比之和为100%;
镁锭选用纯度为99.9%以上的高纯镁锭、锂锭选用纯度为99.9%以上的高纯锂锭、锌锭选用纯度为99.9%以上的高纯锌锭;
一号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁80%、氯化钡12%、氟化钙8%,以上各组份按重量配比之和为100%;
一号熔剂与原材料的比例为1:100;
二号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁60%、氯化钡15%、氟化镁15%、氟化钙10%,以上各组份按重量配比之和为100%;
二号熔剂与原材料的比例为1:100;
制备工艺的流程步骤为:熔炼→一次分析化验→精炼、二次分析化验→保温静置→浇铸。
实施例2
第一步,熔炼:熔化炉内坩锅的温度上升到180~200℃时,向坩锅内加入一号熔剂,待一号熔剂溶化后加入镁锭和锌锭,一号熔剂熔化后在合金液体表面形成一层油膜,使合金液体与空气隔绝,以防止镁合金燃烧造成氧化烧损,而且能起到灭火作用,在镁锭和锌锭熔化后,坩锅温度上升到720~730℃时,将氩气和SF6混合气体通过导管吹入坩埚开口处以隔绝空气,坩埚内合金液体的温度降至650~660℃后,将包裹有铝箔的锂锭放入铁制笼罩内压入合金液体内,待锂锭熔化后提出铁制笼罩,坩埚内合金液体的温度上升到710~730℃时,在氩气和SF6的混合气体的保护下进行搅拌、捞渣、精炼,搅拌均匀后静置18~20min。
实施例3
第二步,一次分析化验:在熔化炉内坩锅中取合金液体样进行一次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%;
第三步,精炼、二次分析化验:坩锅中的合金液体达到一次分析化验的标准后,加入二号熔剂进行精炼,精炼15~16min后从坩埚中再次提取合金液体样进行二次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%。
实施例4
第四步,保温静置:坩锅中的合金液体达到二次分析化验的标准后,将合金液体的温度保持在710~730℃,静置40~50min后将坩埚上盖盖紧,氩气由上盖通入坩埚内进行保护。
实施例5
第五步,浇铸:对铸模和浇铸管进行预热,将预热后的浇铸管的一端插入到坩埚的合金液体中并进行密封,另一端插入预热后铸模的浇铸口,氩气和SF6的混合气体经铸模盖上的导管通入铸模进行浇铸保护,增加通入到坩埚内氩气的压力0.03~0.035MPa,使坩埚内的合金液体经浇铸管导入铸模内浇铸成锭,待自然冷却后,打开铸模,制得LZ91镁锂合金成品。
Claims (5)
1.一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,其特征在于:原材料中各组份的组配重量百分比为,镁锭88.5~90%、锂锭8~10%、锌锭0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%,以上各组份按重量配比之和为100%;
镁锭选用纯度为99.9%以上的高纯镁锭、锂锭选用纯度为99.9%以上的高纯锂锭、锌锭选用纯度为99.9%以上的高纯锌锭;
一号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁80%、氯化钡12%、氟化钙8%,以上各组份按重量配比之和为100%;
一号熔剂与原材料的比例为1:100;
二号熔剂中各组份的组配重量百分比为:无水氯化镁60%、氯化钡15%、氟化镁15%、氟化钙10%,以上各组份按重量配比之和为100%;
二号熔剂与原材料的比例为1:100;
制备工艺的流程步骤为:熔炼→一次分析化验→精炼、二次分析化验→保温静置→浇铸。
2.根据权利要求1所述的一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,其特征在于:
第一步,熔炼:熔化炉内坩锅的温度上升到180~200℃时,向坩锅内加入一号熔剂,待一号熔剂溶化后加入镁锭和锌锭,一号熔剂熔化后在合金液体表面形成一层油膜,使合金液体与空气隔绝,以防止镁合金燃烧造成氧化烧损,而且能起到灭火作用,在镁锭和锌锭熔化后,坩锅温度上升到720~730℃时,将氩气和SF6混合气体通过导管吹入坩埚开口处以隔绝空气,坩埚内合金液体的温度降至650~660℃后,将包裹有铝箔的锂锭放入铁制笼罩内压入合金液体内,待锂锭熔化后提出铁制笼罩,坩埚内合金液体的温度上升到710~730℃时,在氩气和SF6的混合气体的保护下进行搅拌、捞渣、精炼,搅拌均匀后静置18~20min。
3.根据权利要求1所述的一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,其特征在于:
第二步,一次分析化验:在熔化炉内坩锅中取合金液体样进行一次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%;
第三步,精炼、二次分析化验:坩锅中的合金液体达到一次分析化验的标准后,加入二号熔剂进行精炼,精炼15~16min后从坩埚中再次提取合金液体样进行二次分析化验,要求合金液体样的各种成分的质量百分数应符合:镁88.5~90%、锂8~10%、锌0.5~1.5%、锰≤0.1%、硅≤0.005%、铁≤0.1%、钠≤0.005%、钾≤0.005%、杂质≤0.005%。
4.根据权利要求1所述的一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,其特征在于:
第四步,保温静置:坩锅中的合金液体达到二次分析化验的标准后,将合金液体的温度保持在710~730℃,静置40~50min后将坩埚上盖盖紧,氩气由上盖通入坩埚内进行保护。
5.根据权利要求1所述的一种非真空状态下LZ91镁锂合金铸锭的制备工艺,其特征在于:
第五步,浇铸:对铸模和浇铸管进行预热,将预热后的浇铸管的一端插入到坩埚的合金液体中并进行密封,另一端插入预热后铸模的浇铸口,氩气和SF6的混合气体经铸模盖上的导管通入铸模进行浇铸保护,增加通入到坩埚内氩气的压力0.03~0.035MPa,使坩埚内的合金液体经浇铸管导入铸模内浇铸成锭,待自然冷却后,打开铸模,制得LZ91镁锂合金成品。
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