CN110885934A - 一种挤压铸造镁合金铸件的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挤压铸造镁合金铸件的工艺。该工艺包括如下步骤：（1）将镁合金熔融后，除氢除渣，静置，得到精炼镁液；（2）将精炼镁液挤压填充入预热好的模具的腔体内；挤压填充完毕后，进行T6热处理，冷却，得到所述镁合金铸件。本发明的挤压铸造工艺简单，易于实现，克服了镁合金凝固速度快和挤压铸造慢速注入之间的矛盾，制得的镁合金铸件不存在包括缩松、表面气孔及内部砂孔等缺陷，组织致密，质地均匀，且制备得到的镁合金铸件的抗拉强度及断后延伸率均明显提高，而屈服强度显著降低，有利于包括镁合金棒材的性能优异的镁合金铸件的大规模生产，使制得的镁合金铸件具有良好的应用前景，推动工业化向轻量化、高性能及环保型方向发展。

Description

一种挤压铸造镁合金铸件的工艺
技术领域
本发明涉及镁合金铸件制备技术领域，具体涉及一种挤压铸造镁合金铸件的工艺。
背景技术
镁合金在实用金属中是最轻的金属，镁合金的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。镁合金主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，其特点是：密度小（1.8g/cm3左右），强度高，刚性高，弹性模量大，散热好，减震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。镁合金中包含的其他主要合金元素包括铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉。目前，使用范围最广的镁合金是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
目前的镁合金用材以压铸件为主，相关的压铸成型工艺已得到成熟应用。然而，传统的低压铸造镁合金凝固速度慢，晶粒粗大，常常出现缩孔疏松缺陷；而高压压铸成型镁合金铸件存在裂纹，冷格，砂孔等缺陷，并且压铸件难以进行热处理以提高其力学性能，这些特点是限制镁合金产品广泛运用的重大原因。
挤压铸造是一种新型、先进的成型方法，又称为液态模锻，是将液态金属注入压室，低速层流，高压补缩的填充方式凝固成形，消除了铸件内部的缩孔、疏松等缺陷，使铸件致密、外观优良。挤压铸造可热处理及阳极氧化等，可获得组织致密、机械性能高的铸件，突破了现压铸工艺的瓶颈，为汽车、轨道交通轻量化结构件提供最优质的解决方案。将推动工业化向轻量化、高性能、环保型方向发展。
将镁合金应用到挤压铸造成型中，有助于镁合金性能优势得到更大的发挥。而镁合金凝固速度过快，挤压铸造慢速填充的技术难点，这使得镁合金铸件对充型速度、充型时间、模具温度及浇注温度等挤压铸造工艺参数要求变得更加苛刻。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种挤压铸造镁合金铸件的工艺。该挤压铸造工艺能够有效改善镁合金铸件内部砂孔、气孔等铸造缺陷，提高镁合金铸件产品的致密性及力学性能。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，包括如下步骤：
（1）将镁合金熔融后，除氢除渣，静置，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液挤压填充入预热好的模具的腔体内；挤压填充完毕后，进行T6热处理（固溶处理加完全人工时效），冷却，得到所述镁合金铸件。
优选的，步骤（1）中，所述熔融的温度为695~720℃，优选为700~710℃。
优选的，步骤（1）中，所述静置的时间为10~20min。
优选的，步骤（2）中，所述精炼镁液的挤压填充温度为695~720℃，优选为700~710℃。
优选的，步骤（2）中，所述挤压填充的压力为100~140MPa。
更优选的，步骤（2）中，所述挤压填充的压力为140MPa。
优选的，步骤（2）中，所述挤压填充的速度为0.4~0.8m/s。
更优选的，步骤（2）中，所述挤压填充的速度为0.8m/s。
优选的，步骤（2）中，挤压填充前，将所述模具预热至280~300℃。
优选的，步骤（2）中，所述T6热处理的固溶温度为405±5℃，固溶时间为10~16h，人工时效温度为190±5℃，人工时效时间为15~20h。
优选的，制备得到的镁合金铸件的抗拉强度达到205~228.6MPa，屈服强度为110~118MPa，断后延伸率为9.24~11.4%。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明的挤压铸造工艺制得的镁合金铸件不存在包括缩松、表面气孔及内部砂孔等缺陷，组织致密，质地均匀，制备得到的镁合金铸件的抗拉强度及断后延伸率均明显提高，而屈服强度显著降低，其中制得的镁合金铸件的抗拉强度达到205~228.6MPa，屈服强度为110~118MPa，断后延伸率为9.24~11.4%，使制得的镁合金铸件具有良好的应用前景；
（2）本发明的挤压铸造工艺简单，易于实现，克服了镁合金凝固速度快和挤压铸造慢速注入之间的矛盾，有利于包括镁合金棒材的性能优异的镁合金铸件的大规模生产，推动工业化向轻量化、高性能及环保型方向发展。
附图说明
图1为实施例1制备的镁合金棒材的结构示意图；
图2为实施例1制备的镁合金棒材的X射线扫描图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。
实施例1
一种镁合金棒材，结构示意图如图1所示，通过挤压铸造制备得到，其铸造工艺具体包括如下步骤：
（1）将型号为AZ91 D的镁合金加热至695℃熔化后，除氢除渣，静置15min，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液直接浇入料室挤压填充入预热至280℃的模具的腔体内，其中，挤压填充的压力为100MPa，挤压填充的速度为0.4m/s；挤压填充完毕后，进行T6热处理，T6热处理的固溶温度为405℃，固溶时间为16h，人工时效温度为195℃，人工时效时间为20h；
（3）冷却，得到所述镁合金铸件。
制备得到的镁合金棒材的X射线扫描图如图2所示，由图2可知，制得的镁合金棒材不存在包括缩松及砂孔等缺陷，无凸包及裂缝，组织致密，质地均匀。且制备得到的镁合金棒材的抗拉强度达到205MPa，屈服强度为110MPa，断后延伸率为9.24%。
实施例2
一种镁合金棒材，结构示意图参见图1所示，通过挤压铸造制备得到，其铸造工艺具体包括如下步骤：
（1）将型号为AZ91 D的镁合金加热700℃熔化后，除氢除渣，静置10min，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液直接浇入料室挤压填充入预热至290℃的模具的腔体内，其中，挤压填充的压力为140MPa，挤压填充的速度为0.8m/s；挤压填充完毕后，进行T6热处理，T6热处理的固溶温度为410℃，固溶时间为16h，人工时效温度为190℃，人工时效时间为20h；
（3）冷却，得到所述镁合金铸件。
制备得到的镁合金棒材的X射线扫描图参见图2，其中，制得的镁合金棒材不存在包括缩松及砂孔等缺陷，无凸包及裂缝，组织致密，质地均匀。且制备得到的镁合金棒材的抗拉强度达到220MPa，屈服强度为117MPa，断后延伸率为11.2%。
实施例3
一种镁合金棒材，结构示意图参见图1所示，通过挤压铸造制备得到，其铸造工艺具体包括如下步骤：
（1）将型号为AZ91 D的镁合金加热720℃熔化后，除氢除渣，静置10min，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液直接浇入料室挤压填充入预热至300℃的模具的腔体内，其中，挤压填充的压力为150MPa，挤压填充的速度为0.6m/s；挤压填充完毕后，进行T6热处理，T6热处理的固溶温度为400℃，固溶时间为16h，人工时效温度为185℃，人工时效时间为20h；
（3）冷却，得到所述镁合金铸件。
制备得到的镁合金棒材的X射线扫描图参见图2，其中，制得的镁合金棒材不存在包括缩松及砂孔等缺陷，无凸包及裂缝，组织致密，质地均匀。且制备得到的镁合金棒材的抗拉强度达到228.6MPa，屈服强度为118MPa，断后延伸率为11.4%。
对比例1
一种镁合金棒材，按照传动方法进行压铸铸造，具体包括如下步骤：
（1）将型号为AZ91 D的镁合金加热至670℃熔化后，除氢除渣，静置15min，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液直接浇入料室压入预热至260℃的模具的腔体内，其中，压铸填充的压力为90MPa，压铸填充的速度为0.55m/s；压铸填充完毕后，进行T6热处理，T6热处理的固溶温度为375℃，固溶时间为16h，人工时效温度为165℃，人工时效时间为20h；
（3）冷却，得到所述镁合金棒材。
制备得到的镁合金棒材的内部发现大量缩松区域及砂孔缺陷，且棒材的表面具有气孔，同时测得制备得到的镁合金棒材的抗拉强度达到196MPa，屈服强度为133MPa，断后延伸率为4.62%。
由实施例1~3与对比例1制备的镁合金棒材的力学性能可知，实施例1~3制备的镁合金棒材相对于对比例1制备的镁合金棒材，其抗拉强度及断后延伸率均明显提高，而屈服强度显著降低，其中制得的镁合金棒材的抗拉强度达到205~228.6MPa，屈服强度为110~118MPa，断后延伸率为9.24~11.4%，性能优异，使制得的镁合金棒材具有良好的应用前景。
以上实施例仅为本发明的较优实施例，仅在于对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不限于此，任何未脱离本发明精神实质及原理下所做的变更、修改、组合、删除或替换等均将包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将镁合金熔融后，除氢除渣，静置，得到精炼镁液；
（2）将步骤（1）得到的精炼镁液挤压填充入预热好的模具的腔体内；挤压填充完毕后，进行T6热处理，冷却，得到所述镁合金铸件。
2.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述熔融的温度为695~720℃；所述静置的时间为10~20min。
3.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述精炼镁液的挤压填充温度为695~720℃。
4.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述挤压填充的压力为100~140MPa。
5.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述挤压填充的压力为140MPa。
6.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述挤压填充的速度为0.4~0.8m/s。
7.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述挤压填充的速度为0.8m/s。
8.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，挤压填充前，将所述模具预热至280~300℃。
9.根据权利要求1所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述T6热处理的固溶温度为405±5℃，固溶时间为10~16h，人工时效温度为190±5℃，人工时效时间为15~20h。
10.根据权利要求1~9任一项所述的一种挤压铸造镁合金铸件的工艺，其特征在于，制备得到的镁合金铸件的抗拉强度达到205~228.6MPa，屈服强度为110~118MPa，断后延伸率为9.24~11.4%。
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