CN107893181A - 一种镁合金铸锭 - Google Patents

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Abstract

一种镁合金铸锭，该镁合金铸锭包含如下质量百分比的原料：Al3.0‑3.2％，Zn 0.75‑0.8％，Mn 0.35‑0.4％，Sm 0.35‑0.4％，Yb 0.9‑1.0％，Gd 1.5‑1.6％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为镁。所述镁合金铸锭的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺，其熔炼工艺包括称料和烘料、熔炼、精炼和静置、铸造，热处理工艺包括固溶处理和时效处理。本发明所得的镁合金铸锭通过添加细化剂后，其对镁合金的晶粒大小，拉伸等力学性能都有较大的改善；热处理之后，合金铸锭的强度进一步得以提高。

Description

一种镁合金铸锭
技术领域
本发明属于合金领域，具体涉及一种镁合金铸锭。
背景技术
镁合金是最轻的金属结构材料，其比强度、比刚度均很高，比弹性模量与高强铝合金、合金钢的大致相同，同时具有良好的阻尼性能。因而利用镁合金材料可以充分发挥出该材料电磁屏蔽效果好、重量小、减震能力强、易于成型的特点，在工业领域具有巨大的应用潜力。截至目前为止，镁合金材料在航空航天科学领域和汽车制造等领域有着广泛的应用，随着材料技术的发展，镁合金材料具必定会有更加广阔的应用前景和使用价值。
AZ31是比较常应用的一种镁合金，其合金具有较高的强度和良好的铸造性能。但由于细化前的AZ31合金晶粒比较粗大，从而导致相应的力学性能也不是很让人满意。本发明通过对AZ31合金的成分和工艺研究，在原有基础上对其添加稀土细化剂和工艺进行了调整和试验，从而获得了一种组合细化剂和使用性能都较佳的改进的AZ31合金。
发明内容
鉴于以上目的，本发明公开了一种镁合金铸锭，通过添加稀土细化剂，使得制备的合金的晶粒得以细化，组织结构得到调整，其整体的力学性能得到改善和强化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种镁合金铸锭，包含如下质量百分比的原料：Al 3.0-3.2％，Zn 0.75-0.8％，Mn 0.35-0.4％，Sm 0.35-0.4％，Yb 0.9-1.0％，Gd 1.5-1.6％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为镁。
上述镁合金铸锭的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述熔炼工艺在N2和SF6混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)称料和烘料：按原料质量百分比，分别称取镁锭、铝锭、锌锭、镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金；并将各种原料放置在200-220℃的预热炉中预热2-4h；
(2)熔炼：将预热后的镁锭置于熔化炉中加热至650-660℃至镁锭完全熔化，然后升温至680-700℃，向熔化的镁液中加入预热过的铝锭和锌锭，搅拌至完全熔化，再将熔体温度回升至680-700℃时加入预热过的镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金，搅拌至完全熔化，得到混合合金熔体；
(3)精炼和静置：将步骤(2)所得的混合合金熔体升温至690-710℃，撇去表面浮渣，然后搅拌混合均匀后保温10-15min，在此温度下精炼3-5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，回升温度至720℃，静置15-20min；
(4)铸造：静置结束后待混合合金熔体降温至675-685℃时，向预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；
所述的热处理工艺为：
将熔炼得到的合金铸锭在380℃温度下进行8h的固溶处理，而后在200℃温度中进行10h的时效处理。
所述熔炼工艺中混合气体N2和SF6的体积比为5:1。
所述镁钐中间合金中钐所占质量分数为30％。
所述镁钇中间合金中钇所占质量分数为50％。
所述镁钆中间合金中钆所占质量分数为50％。
所述钢制模具的预热温度为200-210℃。
添加稀土细化剂的目的在于使之前的合金的晶粒能得到细化，由基础AZ31合金的80μm晶粒平均尺寸细化至49μm晶粒平均尺寸，且组织结构调整均匀，而且稀土本身还具有耐腐耐热等性能，紧密均匀的合金结构和稀土细化剂本身的性能产生的整体联动作用致使合金的铸造性能和力学性能等都有所提高；而细化前的AZ31晶粒通常比较大，其铸造性能虽较好，但整体的力学性能如硬度、抗拉强度等都不太理想。
本发明的有益效果：本发明在基础AZ31合金的基础上，添加合金细化剂，并采用合理的热工艺对添加细化剂的合金进行改进，使基础AZ31合金的晶粒得到细化，组织结构调整更均匀，从而使合金的综合性能进一步强化。
附图说明
图1为实施例1只添加稀土细化剂Sm的整体镁合金的晶粒尺寸大小图；
图2为实施例2只添加稀土细化剂Yb的整体镁合金的晶粒尺寸大小图；
图3为实施例3只添加稀土细化剂Gd的整体镁合金的晶粒尺寸大小图；
图4为实施例4同时添加稀土细化剂Sm、Yb和Gd的整体镁合金的晶粒尺寸大小图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。实施例中，各种原料都为马可波罗网产品。
实施例1-4的各种成分如下：
Al 3.0-3.2％，Zn 0.75-0.8％，Mn 0.35-0.4％，Sm 0.35-0.4％，Yb 0.9-1.0％，Gd 1.5-1.6％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为镁。
Al Zn Mn Sm Yb Gd Mg
实施例1 3.1％ 0.8％ 0.4％ 0.4％ - - 余量
实施例2 3.1％ 0.8％ 0.4％ - 1.0％ - 余量
实施例3 3.1％ 0.8％ 0.4％ - - 1.5％ 余量
实施例4 3.1％ 0.8％ 0.4％ 0.4％ 1.0％ 1.5％ 余量
上述镁合金铸锭的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺，具体步骤参考如下：
所述熔炼工艺在N2和SF6混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)称料和烘料：按原料质量百分比，分别称取镁锭、铝锭、锌锭、镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金；并将各种原料放置在200℃的预热炉中预热2h；
(2)熔炼：将预热后的镁锭置于熔化炉中加热至650℃至镁锭完全熔化，然后升温至680℃，向熔化的镁液中加入预热过的铝锭和锌锭，搅拌至完全熔化，再将熔体温度回升至680℃时加入预热过的镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金，搅拌至完全熔化，得到混合合金熔体；
(3)精炼和静置：将步骤(2)所得的混合合金熔体升温至690℃，撇去表面浮渣，然后搅拌混合均匀后保温15min，在此温度下精炼4min，精炼完成后再撇去表面浮渣，回升温度至720℃，静置20min；
(4)铸造：静置结束后待混合合金熔体降温至680℃时，向预先加热至200℃的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；
所述的热处理工艺为：
将熔炼得到的合金铸锭在380℃温度下进行8h的固溶处理，而后在200℃温度中进行10h的时效处理。
实施例1的制备步骤中只加入稀土细化剂镁钐中间合金，实施例2的制备步骤中只加入稀土细化剂镁钇中间合金，实施例3的制备步骤中只加入稀土细化剂镁钆中间合金，实施例4的制备步骤中同时加入稀土细化剂镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金。
对上述实施例1-4制备的镁合金铸锭进行检测，得到的技术参数如下：
由表可知，本发明的镁合金在原有AZ31合金基础上，添加的稀土合金细化剂和对热处理工艺的改进，使得合金的综合性能进一步强化。

Claims (7)

1.一种镁合金铸锭，其特征在于，包含如下质量百分比的原料：Al 3.0-3.2％，Zn0.75-0.8％，Mn 0.35-0.4％，Sm 0.35-0.4％，Yb 0.9-1.0％，Gd 1.5-1.6％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为镁。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金铸锭，其特征在于，该镁铝合金铸锭的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述熔炼工艺在N2和SF6混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)称料和烘料：按原料质量百分比，分别称取镁锭、铝锭、锌锭、镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金；并将各种原料放置在200-220℃的预热炉中预热2-4h；
(2)熔炼：将预热后的镁锭置于熔化炉中加热至650-660℃至镁锭完全熔化，然后升温至680-700℃，向熔化的镁液中加入预热过的铝锭和锌锭，搅拌至完全熔化，再将熔体温度回升至680-700℃时加入预热过的镁锰中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金和镁钆中间合金，搅拌至完全熔化，得到混合合金熔体；
(3)精炼和静置：将步骤(2)所得的混合合金熔体升温至690-710℃，撇去表面浮渣，然后搅拌混合均匀后保温10-15min，在此温度下精炼3-5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，回升温度至720℃，静置15-20min；
(4)铸造：静置结束后待混合合金熔体降温至675-685℃时，向预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；
所述的热处理工艺为：
将熔炼得到的合金铸锭在380℃温度下进行8h的固溶处理，而后在200℃温度中进行10h的时效处理。
3.根据权利要求2所述的一种镁合金铸锭，其特征在于：所述熔炼工艺中混合气体N2和SF6的体积比为5:1。
4.根据权利要求2所述的一种镁合金铸锭，其特征在于：所述镁钐中间合金中钐所占质量分数为30％。
5.根据权利要求2所述的一种镁合金铸锭，其特征在于：所述镁钇中间合金中钇所占质量分数为50％。
6.根据权利要求4所述的一种镁合金铸锭，其特征在于：所述镁钆中间合金中钆所占质量分数为50％。
7.根据权利要求4所述的一种镁合金铸锭，其特征在于：所述钢制模具的预热温度为200-210℃。
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