CN110643872A - 一种用于冷冲冲压成型的镁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷冲冲压成型的镁合金及其制备方法，属于镁合金材料技术领域，该镁合金按质量百分比计由如下组分组成：Zn 1.6‑2.4％；Mn 0.6‑1.4％；Ca 0.01‑1％；Gd 0.1‑3％；Sn 0.01‑1％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。其制备方法包括配料、熔炼、均匀化处理和挤压四个工序。通过科学的合金化成分设计，配合适当的热处理工艺，使该镁合金具有优异的塑性变形能力，能够用于冷冲冲压成型，以该镁合金轧制的厚度0.5±0.05mm薄板的杯突值均≥6mm。该镁合金制备方法简单易操作，只需常规设备，成本低，适合工业化生产。

Description

一种用于冷冲冲压成型的镁合金及其制备方法
技术领域
本发明属于镁合金材料技术领域，具体涉及一种用于冷冲冲压成型的镁合金及其制备方法。
背景技术
随着环境污染及绿色能源的逐步开发，镁合金作为近年来最具有前景的轻金属材料，在轨道交通、智能制造及军工航空领域的应用逐步增加和放大。特别是近年的3C电子产品、微型智能装备发展迅猛，对于材料轻量化及经济实用性的需求日益增加，而目前发展比较火热的5G网络运营，其诸多产品开发也都离不开镁合金。
镁合金可用做冷冲成型、冲压电脑板壳体及手机壳体等，其有着良好的冷冲性能，可以在很大程度上降低热冲带来的生产成本，但这需要镁合金具有优异的塑性变形能力，而现有镁合金的塑性变形能力还有待进一步提升。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于冷冲冲压成型的镁合金；目的之二在于提供一种用于冷冲冲压成型的镁合金的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种用于冷冲冲压成型的镁合金，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Zn 1.6-2.4％；Mn 0.6-1.4％；Ca 0.01-1％；Gd 0.1-3％；Sn 0.01-1％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。
2、所述的一种用于冷冲冲压成型的镁合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)配料：根据所述镁合金中各组分的质量百分比，称取镁锭、锌锭、MnCl2或镁锰中间合金、纯钙或镁钙中间合金、镁钆中间合金和锡锭，并将各原料进行预热处理；
(2)熔炼：将熔炼装置预热至450-600℃后撒入底熔剂，然后将镁锭投入所述熔炼装置中进行熔化，升温至710-730℃后加入锌锭、锡锭和MnCl2或镁锰中间合金，合金化搅拌10-20min后，升温至740-760℃，加入镁钆中间合金和纯钙或镁钙中间合金，再次合金化搅拌10-20min，使用精炼剂进行精炼，于730-750℃下精炼搅拌20-30min后静置30-60min，最后浇铸为铸锭；
(3)均匀化处理；
(4)挤压。
优选的，步骤(1)中，所述镁锰中间合金中锰的含量为10wt％；所述镁钙中间合金中钙含量为30wt％；所述镁钆中间合金中钆的含量为30wt％。
优选的，步骤(1)中，所述预热处理具体为：在150-350℃预热1-3h。
优选的，步骤(2)中，所述底熔剂为RJ-2熔剂。
优选的，步骤(3)中，所述均匀化处理具体为：将步骤(2)中的铸锭随炉升温至300-350℃后保温6-18h，再升温至370-430℃后保温8-18h，最后慢冷出炉。
优选的，步骤(4)中，所述挤压具体为：在350-440℃下，按20-30:1的挤压比以1-2m/min的挤压速度进行挤压。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于冷冲冲压成型的镁合金及其制备方法，通过科学的合金化成分设计，配合适当的热处理工艺，获得了具有优异的塑性变形能力，能够用于冷冲冲压成型的镁合金，以该镁合金轧制的厚度0.5±0.05mm薄板的杯突值均≥6mm。本发明中镁合金在ZM21镁合金基础上，添加了适量的Ca、Gd、Sn元素，能够有效提高材料的塑性成型性，其中，会形成细小弥散不连续的Mg2Ca、MgGd、Mg2Sn相，这三种相都属于高温相，在热变形过程会被解离分散，起到钉扎晶界作用，可细化晶粒，达到增强塑性的目的，若各元素添加含量过高，会形成连续的网状二次相结构，增强了材料内部形变应力，变形困难，不利于材料成形，且粗大的二次相不易解离分散，反而材料塑性会下降。另外，在本发明特定的均匀化条件下，能够消除铸造过程成分偏析，使得成分更均匀化，组织晶粒更加均匀，有利于后期挤压成形，并且还能保证处理过程不会存在过烧现象，进而保证最终制备的材料的性能；后期合理的挤压参数使得挤压后的材料组织均匀化，性能一致性，利于后期轧制。本发明中的制备方法简单易操作，只需常规设备，成本低，适合工业化生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为将实施例1至实施例3中镁合金轧制的厚度0.5±0.05mm薄板经冲压模进行冷冲成型电脑板的实物图；
图2为将常规材料ZM21M轧制的厚度0.5±0.05mm薄板经冲压模进行冷冲成型电脑板的实物图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种用于冷冲冲压成型的镁合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Zn1.6％；Mn 1.2％；Ca 0.5％；Gd 0.5％；Sn 0.02％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。该镁合金的制备方法如下：
(1)配料：根据上述镁合金中各组分的质量百分比，称取镁锭、锌锭、MnCl2、纯钙、Mg-30％Gd中间合金和锡锭，并将各原料在250℃预热2h；
(2)熔炼：将坩埚预热至550℃后撒入RJ-2熔剂，然后将镁锭投入该坩埚中进行熔化，升温至720℃后加入锌锭、锡锭和MnCl2，合金化搅拌15min后，升温至750℃，加入Mg-30％Gd中间合金和纯钙，再次合金化搅拌15min，使用精炼剂进行精炼，于740℃下精炼搅拌20min后静置45min，最后浇铸为铸锭；
(3)均匀化处理：将步骤(2)中的铸锭随炉升温至320℃后保温12h，再升温至400℃后保温12h，最后慢冷出炉；
(4)挤压：将经步骤(3)处理后的铸锭在400℃下，按22:1的挤压比以2m/min的挤压速度进行挤压。
实施例2
一种用于冷冲冲压成型的镁合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Zn2.4％；Mn 0.6％；Ca 0.08％；Gd 3.0％；Sn 1.0％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。该镁合金的制备方法如下：
(1)配料：根据上述镁合金中各组分的质量百分比，称取镁锭、锌锭、Mg-10％Mn中间合金、Mg-30％Ca中间合金、Mg-30％Gd中间合金和锡锭，并将各原料在150℃预热3h；
(2)熔炼：将坩埚预热至600℃后撒入RJ-2熔剂，然后将镁锭投入该坩埚中进行熔化，升温至730℃后加入锌锭、锡锭和Mg-10％Mn中间合金，合金化搅拌10min后，升温至760℃，加入Mg-30％Gd中间合金和Mg-30％Ca中间合金，再次合金化搅拌10min，使用精炼剂进行精炼，于750℃下精炼搅拌25min后静置60min，最后浇铸为铸锭；
(3)均匀化处理：将步骤(2)中的铸锭随炉升温至300℃后保温18h，再升温至370℃后保温18h，最后慢冷出炉；
(4)挤压：将经步骤(3)处理后的铸锭在350℃下，按30:1的挤压比以1m/min的挤压速度进行挤压。
实施例3
一种用于冷冲冲压成型的镁合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Zn2.0％；Mn 1.4％；Ca 1.0％；Gd 2.0％；Sn 0.5％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。该镁合金的制备方法如下：
(1)配料：根据上述镁合金中各组分的质量百分比，称取镁锭、锌锭、Mg-10％Mn中间合金、纯钙、Mg-30％Gd中间合金和锡锭，并将各原料在350℃预热1h；
(2)熔炼：将坩埚预热至450℃后撒入RJ-2熔剂，然后将镁锭投入该坩埚中进行熔化，升温至710℃后加入锌锭、锡锭和Mg-10％Mn中间合金，合金化搅拌20min后，升温至740℃，加入Mg-30％Gd中间合金和纯钙，再次合金化搅拌20min，使用精炼剂进行精炼，于730℃下精炼搅拌30min后静置30min，最后浇铸为铸锭；
(3)均匀化处理：将步骤(2)中的铸锭随炉升温至350℃后保温6h，再升温至430℃后保温8h，最后慢冷出炉；
(4)挤压：将经步骤(3)处理后的铸锭在440℃下，按20:1的挤压比以1.5m/min的挤压速度进行挤压。
实施例4
将实施例1至实施例3中的镁合金及常规材料ZM21M均经过双辊轧制机轧制，成型为厚度0.5±0.05mm的薄板，然后测量各薄板的塑性成形性，结果见表1。
表1
Figure BDA0002256531090000041
Figure BDA0002256531090000051
由表1可知，较常规材料ZM21M，以本发明中镁合金轧制的厚度0.5±0.05mm薄板具有优异的塑性成形性，杯突值均≥6mm。
将实施例1至实施例3中镁合金轧制的厚度0.5±0.05mm薄板经冲压模进行冷冲成型电脑板(均如图1所示)，该电脑板边角及圆弧边完好没有开裂，冷冲成型完好。而将较常规材料ZM21M轧制的厚度0.5±0.05mm薄板经冲压模进行冷冲成型电脑板(如图2所示)，该电脑版出现边部裂纹，最终冲压不可行。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种用于冷冲冲压成型的镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Zn 1.6-2.4％；Mn 0.6-1.4％；Ca 0.01-1％；Gd 0.1-3％；Sn 0.01-1％；不可避免杂质≤0.2％；余量为镁。
2.权利要求1所述的一种用于冷冲冲压成型的镁合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)配料：根据所述镁合金中各组分的质量百分比，称取镁锭、锌锭、MnCl2或镁锰中间合金、纯钙或镁钙中间合金、镁钆中间合金和锡锭，并将各原料进行预热处理；
(2)熔炼：将熔炼装置预热至450-600℃后撒入底熔剂，然后将镁锭投入所述熔炼装置中进行熔化，升温至710-730℃后加入锌锭、锡锭和MnCl2或镁锰中间合金，合金化搅拌10-20min后，升温至740-760℃，加入镁钆中间合金和纯钙或镁钙中间合金，再次合金化搅拌10-20min，使用精炼剂进行精炼，于730-750℃下精炼搅拌20-30min后静置30-60min，最后浇铸为铸锭；
(3)均匀化处理；
(4)挤压。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镁锰中间合金中锰的含量为10wt％；所述镁钙中间合金中钙含量为30wt％；所述镁钆中间合金中钆的含量为30wt％。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预热处理具体为：在150-350℃预热1-3h。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述底熔剂为RJ-2熔剂。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述均匀化处理具体为：将步骤(2)中的铸锭随炉升温至300-350℃后保温6-18h，再升温至370-430℃后保温8-18h，最后慢冷出炉。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述挤压具体为：在350-440℃下，按20-30:1的挤压比以1-2m/min的挤压速度进行挤压。
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