CN109161749A - 一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 - Google Patents
一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109161749A CN109161749A CN201811050302.4A CN201811050302A CN109161749A CN 109161749 A CN109161749 A CN 109161749A CN 201811050302 A CN201811050302 A CN 201811050302A CN 109161749 A CN109161749 A CN 109161749A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pure
- magnesium alloy
- strength
- magnesium
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 20
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 36
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 34
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 9
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 6
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- RRXGIIMOBNNXDK-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Sn] Chemical compound [Mg].[Sn] RRXGIIMOBNNXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910019743 Mg2Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000005324 grain boundary diffusion Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及镁合金技术领域，尤其是一种高强度Mg‑Sn‑Zn‑Al‑Ce镁合金及其制备方法，该合金的组分为：4～8wt.％Sn，2～4wt.％Zn，2～4wt.％Al，0.5～2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。高强度Mg‑Sn‑Zn‑Al‑Ce镁合金的制备方法包括：熔炼和热处理两个工艺，其中熔炼工艺步骤包括：烘料、熔Mg、加Sn和Zn、加Al、加Ce、铸造，热处理工艺包括固溶和时效处理。本发明通过向Mg‑Sn‑Zn‑Al合金中加入一定质量的Ce元素，将具有高热稳定性的强化相引入镁锡合金基体中，并细化了镁锡合金铸态组织，起到强化作用，获得高强度镁合金材料。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金领域，具体领域为一种添加Sn、Zn、Al和Ce元素的高强度镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金具有密度低、来源广泛、比强度和比刚度高等优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，在航空航天、汽车、轨道交通、电子行业等对轻量化要求很高的领域有着广泛的潜在应用前景。目前来看，限制镁合金应用的一大难题是其强度偏低，难以满足工程应用的要求，因此，开发新型高强度镁合金具有非常重要的价值。
Mg-Sn-Zn-Al系镁合金具有成本低、抗蠕变性能较好等优点，被认为是一种有发展前景的高温镁合金系列。Mg-Sn-Zn-Al系合金主要由α-Mg、Mg2Sn相和Mg32(Al,Zn)49相组成。由于Mg2Sn相具有高熔点和高硬度的性质。一方面Mg2Sn相在基体中作为硬质相，可提高合金的强度；另一方面Mg2Sn相钉扎在晶界，阻碍晶界扩散，细化组织，提高合金强度。Zn元素的加入能够改善合金的铸造性能，同时与Mg、Al形成强化相；Al是镁合金中有效的强化剂，Al的加入能够有效提高合金的硬度。
稀土元素是该系列镁合金有效的强化元素，研究表明，稀土元素单独添加或混合添加对于该系列镁合金的强度及耐热性有一定的提升作用。Chaubey等人研究发现，添加Ce到Mg-Zn-Al系合金中，其与基体形成的Al4Ce强化相，对提高合金力学性能有显著效果。同时，Al4Ce相的形成消耗了部分Al元素，所以热稳定差的Mg32(Al,Zn)49相数量减少，增强了合金的耐热性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法，通过向Mg-Sn-Zn-Al合金中加入一定质量的Ce元素，提高合金力学性能，并提高合金的热稳定性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，组分包括：4～8wt.％Sn，2～4wt.％Zn，2～4wt.％Al，0.5～2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，组分包括4wt.％Sn，2wt.％Zn，2wt.％Al，0.5wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.01wt.％，Mg为91.49wt.％。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，组分包括6wt.％Sn，3wt.％Zn，3wt.％Al，1wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.015wt.％，Mg为86.985wt.％。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，组分包括8wt.％Sn，4wt.％Zn，4wt.％Al，2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.018wt.％，Mg为81.982wt.％。
本发明任一所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，分为熔炼和热处理工艺两个阶段：其中，
熔炼工艺步骤如下：
(1)烘料：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金，然后将上述所有原料分别于180～250℃烘干3小时以上；
(2)熔Mg：将烘干后的所述纯Mg放入坩埚电阻炉中熔化形成镁液；
(3)加Sn和Zn：当所述镁液的温度达到700～740℃时，向所述镁液中加入纯Sn，待所述纯Sn熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Zn；
(4)加Al和Ce：待所述纯Zn完全熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Al；待所述纯Al熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Mg-Ce中间合金；
(5)铸造：待熔体温度回升至730～750℃时，保温10～20分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其中，纯Mg-Ce中间合金中Ce占25wt.％。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其中，热处理工艺为：将得到的所述镁合金锭在450～470℃温度下进行18～24小时的固溶，水淬；对固溶处理后的镁合金锭进行200℃×4～6h或150℃×8～12h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其中，所述熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其中，所述熔炼工艺的步骤(5)中浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃。
本发明所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其中，所述热处理工艺中的固溶处理在含硫气氛保护下进行。
本发明采用Sn为第一组分，Sn的加入能够与Mg形成Mg2Sn相，一方面Mg2Sn相在基体中作为硬质相，可提高合金的强度；另一方面Mg2Sn相钉扎在晶界，阻碍晶界扩散，细化组织，提高合金强度；本发明采用Zn为第二组分，Zn元素的加入能够改善合金的铸造性能，同时与Mg、Al形成强化相；本发明采用Al为第三组分，Al是镁合金中有效的强化剂，Al的加入能够有效提高合金的硬度；本发明采用Ce为第四组分，Ce的加入能够与基体形成的Al4Ce强化相，对提高合金力学性能有显著效果。同时，Al4Ce相的形成消耗了部分Al元素，所以热稳定差的Mg32(Al,Zn)49相数量减少，增强了合金的耐热性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过向Mg-Sn-Zn-Al合金中添加Ce元素，将具有高热稳定性的强化相引入镁锡合金基体中，同时较少了热稳定性差的Mg32(Al,Zn)49相的数量，起到强化作用；
(2)本发明通过向Mg-Sn-Zn-Al合金中添加Ce元素，细化了镁锡合金铸态组织，发挥了细晶强化的效果，进一步提高了镁锡合金的力学性能；
(3)本发明获得了能够满足不同需求的高强度镁锡合金，尤其满足了对于轻质高强材料的需求；
(4)本发明的制备工艺操作简单、方便。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，组分包括：4～8wt.％Sn，2～4wt.％Zn，2～4wt.％Al，0.5～2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。
高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，分为熔炼和热处理工艺两个阶段：其中，
熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金，然后将上述所有原料分别于180～250℃烘干3小时以上；
(2)熔Mg：将烘干后的所述纯Mg放入坩埚电阻炉中熔化形成镁液；
(3)加Sn和Zn：当所述镁液的温度达到700～740℃时，向所述镁液中加入纯Sn，待所述纯Sn熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Zn；
(4)加Al和Ce：待所述纯Zn完全熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Al；待所述纯Al熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Mg-Ce中间合金；其中，纯Mg-Ce中间合金中Ce占25wt.％；
(5)铸造：待熔体温度回升至730～750℃时，保温10～20分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭。其中，浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃。
热处理工艺为：将得到的所述镁合金锭在450～470℃温度下进行18～24小时的固溶，水淬；对固溶处理后的镁合金锭进行200℃×4～6h或150℃×8～12h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。其中，固溶处理在含硫气氛保护下进行。
实施例2
高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的组分及其质量百分比为：4wt.％Sn，2wt.％Zn，2wt.％Al，0.5wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.01wt.％，Mg为91.49wt.％。(wt.％是指组分占所配置的合金总质量的百分比，该总重量为Mg、Sn、Zn、Al和Mg-Ce中间合金的质量和)。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法为：
首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到180℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到700℃后，加入4wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至700℃时，往镁液中直接加入2wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至700℃时加入2wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至700℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占0.5wt.％。待熔体温度回升至750℃时保温10分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至180℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在450℃温度下进行18小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行150℃×8h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度187MPa，抗拉强度264MPa，延伸率13.2％。
实施例3
高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的组分及其质量百分比为：6wt.％Sn，3wt.％Zn，3wt.％Al，1wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.015wt.％，Mg为86.985wt.％。(wt.％是指组分占所配置的合金总质量的百分比，该总重量为Mg、Sn、Zn、Al和Mg-Ce中间合金的质量和)。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法为：
首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到200℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到720℃后，加入6wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至720℃时，往镁液中直接加入3wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入3wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占1wt.％。待熔体温度回升至740℃时保温15分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至200℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在450℃温度下进行24小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行150℃×12h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度192MPa，抗拉强度270MPa，延伸率14.1％。
实施例4
高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的组分及其质量百分比为：8wt.％Sn，4wt.％Zn，4wt.％Al，2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.018wt.％，Mg为81.982wt.％。(wt.％是指组分占所配置的合金总质量的百分比，该总重量为Mg、Sn、Zn、Al和Mg-Ce中间合金的质量和)。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法为：
首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到250℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到740℃后，加入8wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至740℃时，往镁液中直接加入4wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至740℃时加入4wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占2wt.％。待熔体温度回升至750℃时保温15分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至250℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在470℃温度下进行12小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行200℃×6h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度209MPa，抗拉强度280MPa，延伸率9.2％。
为突出本发明的有益效果，例举以下对比例实验。
对比例1
一种Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其组分及其质量百分比为：4wt.％Sn，2wt.％Zn，2wt.％Al，0.1wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.01wt.％，Mg为91.89wt.％。
其制备方法为：首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到250℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到740℃后，加入4wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至740℃时，往镁液中直接加入2wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至740℃时加入2wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占0.1wt.％。待熔体温度回升至750℃时保温15分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至250℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在450℃温度下进行18小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行200℃×6h的时效处理，得到Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度150MPa，抗拉强度230MPa，延伸率5.1％。
对比例2
一种Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其组分为及其质量百分比为：8wt.％Sn，4wt.％Zn，4wt.％Al，3wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.018wt.％，Mg为80.982wt.％。
其制备方法为：
首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到200℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到720℃后，加入8wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至720℃时，往镁液中直接加入4wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入4wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至720℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占3wt.％。待熔体温度回升至740℃时保温15分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至200℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在450℃温度下进行24小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行150℃×12h的时效处理，得到Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度130MPa，抗拉强度260MPa，延伸率6％。
对比例3
一种Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其组分为及其质量百分比为：6wt.％Sn，3wt.％Zn，3wt.％Al，2.5wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.025wt.％，Mg为85.475wt.％。
其制备方法为：
首先，进行熔炼工艺，整个熔炼工艺在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，具体为：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金。然后，将上述所有原料分别预热3小时以上达到180℃以进行烘干。将烘干后的纯Mg放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化。当镁液温度达到700℃后，加入6wt.％的纯Sn。待纯Sn熔化后熔体温度回升至700℃时，往镁液中直接加入3wt.％的纯Zn。待纯Zn完全熔化后熔体温度回升至700℃时加入3wt.％的纯Al。待纯Al完全熔化后熔体温度回升至700℃时加入Mg-Ce中间合金，该中间合金为Mg-25wt.％Ce，即Mg-25wt.％Ce中间合金中Ce占25wt.％，使Ce最后在制备的Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的总质量中占2.5wt.％。待熔体温度回升至750℃时保温10分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭，此处浇铸用的钢制模具需要预先加热至180℃。
随后进行热处理工艺工序为：将得到的所述镁合金锭在450℃温度下进行16小时的固溶，水淬。对固溶处理后的镁合金锭进行150℃×10h的时效处理，得到Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
该Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金T6态的室温力学性能为：
屈服强度142MPa，抗拉强度230MPa，延伸率6.2％。
通过将实施例2-4与对比例1-3制备的Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的力学性能对比可知，实施例2-4的镁合金性能远远优于对比例1-3的镁合金性能，尤其以实施例3的性能最佳。而当Ce超出0.5～2wt.％或者杂质元素大于0.02wt.％时，制得的Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的力学性能将大大降低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其特征在于：组分包括：4～8wt.％Sn，2～4wt.％Zn，2～4wt.％Al，0.5～2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。
2.根据权利要求1所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其特征在于：组分包括4wt.％Sn，2wt.％Zn，2wt.％Al，0.5wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.01wt.％，Mg为91.49wt.％。
3.根据权利要求1所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其特征在于：组分包括6wt.％Sn，3wt.％Zn，3wt.％Al，1wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.015wt.％，Mg为86.985wt.％。
4.根据权利要求1所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金，其特征在于：组分包括8wt.％Sn，4wt.％Zn，4wt.％Al，2wt.％Ce，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量为0.018wt.％，Mg为81.982wt.％。
5.权利要求1-4任一所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：分为熔炼和热处理工艺两个阶段：其中，
熔炼工艺步骤如下：
(1)烘料：分别称取纯Mg、纯Sn、纯Zn、纯Al、Mg-Ce中间合金，然后将上述所有原料分别于180～250℃烘干3小时以上；
(2)熔Mg：将烘干后的所述纯Mg放入坩埚电阻炉中熔化形成镁液；
(3)加Sn和Zn：当所述镁液的温度达到700～740℃时，向所述镁液中加入纯Sn，待所述纯Sn熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Zn；
(4)加Al和Ce：待所述纯Zn完全熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Al；待所述纯Al熔化后，熔体温度回升至700～740℃时加入纯Mg-Ce中间合金；
(5)铸造：待熔体温度回升至730～750℃时，保温10～20分钟，撇去表面浮渣并浇铸镁合金锭。
6.根据权利要求5所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：纯Mg-Ce中间合金中Ce占25wt.％。
7.根据权利要求5所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：热处理工艺为：将得到的所述镁合金锭在450～470℃温度下进行18～24小时的固溶，水淬；对固溶处理后的镁合金锭进行200℃×4～6h或150℃×8～12h的时效处理，得到高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金。
8.根据权利要求7所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行。
9.根据权利要求8所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼工艺的步骤(5)中浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃。
10.根据权利要求9所述的高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金的制备方法，其特征在于：所述热处理工艺中的固溶处理在含硫气氛保护下进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811050302.4A CN109161749A (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811050302.4A CN109161749A (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109161749A true CN109161749A (zh) | 2019-01-08 |
Family
ID=64894532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811050302.4A Pending CN109161749A (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109161749A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113718146A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 承德石油高等专科学校 | 一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101137762A (zh) * | 2005-03-08 | 2008-03-05 | 裵东炫 | 含有混合稀土的镁合金、生产含有混合稀土的可锻镁合金的方法及由此生产的可锻镁合金 |
| CN102242298A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-11-16 | 四川大学 | 一种Al、Zn强化Mg-Sn-RE基高强韧耐热镁合金 |
-
2018
- 2018-09-10 CN CN201811050302.4A patent/CN109161749A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101137762A (zh) * | 2005-03-08 | 2008-03-05 | 裵东炫 | 含有混合稀土的镁合金、生产含有混合稀土的可锻镁合金的方法及由此生产的可锻镁合金 |
| CN102242298A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-11-16 | 四川大学 | 一种Al、Zn强化Mg-Sn-RE基高强韧耐热镁合金 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113718146A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 承德石油高等专科学校 | 一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104004949B (zh) | 一种高强度镁锂合金的制备方法 | |
| CN108642336B (zh) | 一种挤压铸造铝合金材料及其制备方法 | |
| CN102534330B (zh) | 高强度铸造镁合金的制备方法 | |
| CN108559874B (zh) | 一种高强高导的耐热铝合金导线及其制备方法 | |
| CN102154580B (zh) | 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 | |
| CN101037753A (zh) | 一种高强度耐热压铸镁合金及其制备方法 | |
| CN101532105A (zh) | 稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN102978498A (zh) | 一种稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN101532107A (zh) | 一种耐热稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN111519074A (zh) | 一种含轻稀土元素镧的高强度Mg-Ca-Mn-Al-Zn系变形镁合金及其制备方法 | |
| CN102181763B (zh) | 一种高温强度稳定的稀土镁合金 | |
| CN113737071A (zh) | 耐热镁合金及其制备方法与应用 | |
| CN103305731A (zh) | 一种添加稀土钇的超高强变形铝合金 | |
| CN108570583B (zh) | 不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法 | |
| CN106978557A (zh) | 一种镁锂合金及其制备方法 | |
| CN104946949B (zh) | 一种新型钇钐镁合金及其制备方法 | |
| CN109161749A (zh) | 一种高强度Mg-Sn-Zn-Al-Ce镁合金及其制备方法 | |
| CN109943760B (zh) | 一种高强高塑稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN109837439A (zh) | 一种高阻尼Mg-Zn-Ca-Cu-Y-Zr镁合金 | |
| CN104099507A (zh) | 高强度、高韧性稀土镁合金 | |
| CN104561717B (zh) | 高性能耐热铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN110669968A (zh) | 一种耐热稀土铝合金及其制备方法 | |
| CN106834806B (zh) | 一种耐蚀锌合金及其制备方法 | |
| CN106498252A (zh) | 一种高强度镁‑钕‑锌‑锆‑锂合金及其制备方法 | |
| CN111118364B (zh) | 一种可快速时效强化的Mg-Y-Nd-Gd-Zr-Li合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190108 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |