CN1114708C - 低热裂倾向性高强度压铸镁合金 - Google Patents
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Abstract
一种低热裂倾向性高强度压铸镁合金，其成分配方的质量百分比为：7.5～9.5%Al，0.25～1.6%富Ce混合稀土RE，0.05～0.5%Mn，0～0.4%Zn，0.001～0.005%Be，杂质元素Si≤0.02%，Fe≤0.015%，Ni≤0.002%，其余为Mg。本发明的合金具有低热裂倾向性、良好的复杂薄壁件压铸成型性能、较高的综合机械性能和价格低廉的特点，适用于生产薄壁、复杂有轻质量要求的中小型结构件，铸件在铸态下使用。本发明具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种低热裂倾向性高强度压铸镁合金，属于金属材料领域。
背景技术：
镁合金是实际应用中最轻的结构材料，它具有比重轻，比强度高、比刚度高，阻尼性能、切削性能好等优点。由于市场的需要和技术人员设计水平的不断提高，镁合金铸件在向着薄壁复杂化的方向发展。Mg-Al-Zn合金AZ91具有良好的铸造性能，优良的综合机械性能和低廉的价格得到了广泛的应用，但由于成分中含有较高的Zn，用于生产薄壁、复杂铸件时，具有很大的热裂倾向性，造成了大量铸件的报废甚至严重限制了所设计零件的形状和尺寸。压铸AM60和AS41合金的强度较低。另外，Mg-Zn-Zr系和Mg-RE-Zr合金由于含有较多的贵金属Zr，价格较高，其应用受到一定的局限。鉴于以上原因，人们一直希望找到一种合金，它具有较低的热裂倾向性，能用于生产薄壁复杂的铸件，以及较高的综合机械性能和较为低廉的价格。经过多次的文献检索，至今还没有发现具有低热裂倾向性、高强度和低廉的价格相结合的压铸镁合金。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有合金上述性能的不足，提出一种低热裂倾向性高强度压铸镁合金，使之具有低热裂倾向性、良好的复杂薄壁件压铸成型性能、较高的综合机械性能和价格低廉的特点，具有良好的市场应用前景。
为实现这样的目的，本发明在镁合金的配方中降低了Zn的含量，加入富Ce的混合稀土RE，并适量调整Al、Mn及其它元素的含量，以改善镁合金铸造性能，并使之具有高抗拉强度和屈服强度。
RE能改善镁合金铸造性能，减少晶界低熔点析出物，增加流动性，提高综合力学性能和良好的固溶强化效果，在我国储量丰富，成本低；Zn可以提高熔体流动性，有明显固溶强化效果，但Zn的加入可以明显增大合金的热裂倾向性，恶化铸造成型性能。通过RE对晶界的强化，及其和Zn、Al对合金的力学性能的有益作用，以及各种元素的合理搭配，使得同AM60和AS41合金相比具有更高的抗拉强度和屈服强度，同AZ91相比具有更低的热裂倾向性。合金中不含贵重元素，成本低廉。合金适用于生产薄壁、复杂有轻质量要求的中小型结构件，采用压铸成型，在铸态下使用。
本发明的成分配方(质量百分比)为：7.5～9.5％Al，0.25～1.6％RE(富Ce混合稀土)，0.05～0.5％Mn，0～0.4％Zn，0.001～0.005％Be，杂质元素Si≤0.02％，Fe≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。
本发明具有实质性的进步和广阔的商业应用前景。在不明显提高合金成本的情况下，大大提高合金的压铸成型性能和综合力学性能。可采用任何通常的镁合金熔炼方法熔炼，在气体保护或熔剂保护的条件下采用手工或者机械手在冷室压铸机上压铸。采用热裂环法测试合金的热裂倾向性：临界断裂直径为Φ88(即环宽为10)，而相同条件下的AZ91的临界断裂直径为Φ58(即环宽为25)(合金的临界断裂直径越大或环宽越小则合金的热裂倾向性越小)，其热裂倾向性大大小于AZ91合金。通常压铸条件下合金室温抗拉强度、屈服强度、伸长率分别大于180Mpa、100Mpa、2.5％。
本发明的镁合金具有低热裂倾向性、良好的复杂薄壁件压铸成型性能、较高的综合机械性能和价格低廉的特点，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
实施例1：
合金成分(重量百分比)：9.0％Al，0.25％RE，0.05％Mn，0.4％Zn，0.002％Be，杂质元素Si≤0.01％，Fe≤0.005％，Cu≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。
按照上述成分配置合金，在CO2+SF6气体保护电阻坩埚炉中加入工业纯镁15公斤，合金完全熔化后，先后加入工业纯铝1408克、Mg-10RE合金414克、Al-10Mn合金82.9克、工业纯锌66克、Al-4Be合金8.3克，溶解后充分搅拌合金液，持续升温到730℃时用精练剂精炼10分钟，捞去表面浮渣，然后保温静止20分钟，用浇勺舀取合金液在400吨冷室压铸机上进行压铸。本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为172MPa、105MPa、3.4％，压铸成形性能、充型性良好。
实施例2：
合金成分(重量百分比)：7.5％Al，0.9％RE，0.1％Mn，0.2％Zn，0.001％Be，杂质元素Si≤0.01％，Fe≤0.005％，Cu≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。
按照上述成分配置合金，在CO2+SF6气体保护电阻坩埚炉中加入工业纯镁15公斤，合金完全熔化后，先后加入工业纯铝1089克、Mg-10RE合金1492克、Al-10Mn合金166克、工业纯锌33克、Al-4Be合金5克，溶解后充分搅拌合金液，持续升温到730℃时用精练剂精炼10分钟，捞去表面浮渣，然后保温静止20分钟，用浇勺舀取合金液在400吨冷室压铸机上进行压铸。本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为187MPa、114MPa、4.1％，压铸成形性能、充型性良好。
实施例3：
合金成分(重量百分比)：8％Al，1.6％RE，0.5％Mn，0.001％Be，杂质元素Si≤0.01％，Fe≤0.005％，Cu≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。
按照上述成分配置合金，在CO2+SF6气体保护电阻坩埚炉中加入工业纯镁15公斤，合金完全熔化后，先后加入工业纯铝589克、Mg-10RE合金2710克、Al-10Mn合金847克、Al-4Be合金4克，溶解后充分搅拌合金液，持续升温到730℃时用精练剂精炼10分钟，捞去表面浮渣，然后保温静止20分钟，用浇勺舀取合金液在400吨冷室压铸机上进行压铸。本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为175MPa、100MPa、3.6％，压铸成形性能、充型性良好。
Claims (1)
1、一种低热裂倾向性高强度压铸镁合金，其特征在于成分配方的质量百分比为：7.5～9.5％Al，0.25～1.6％富Ce混合稀土RE，0.05～0.5％Mn，0～0.4％Zn，0.001～0.005％Be，杂质元素Si≤0.02％，Fe≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。
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