CN112779430A - 一种高品质镁合金熔体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高品质镁合金熔体的制备方法，步骤包括：将镁合金原料完全熔化后进行氩气精炼，精炼完成后静置；将过滤后的镁合金熔体输送到保温电阻炉中；对保温电阻炉内熔体进行自由冷却，当熔体温度下降到630℃~640℃后，再将保温电阻炉的温度设定为670℃~750℃；对保温电阻炉内进行抽真空处理，当真空度达到‑0.05～‑0.08MPa时保压5min，随后充入氩气，最后将熔体输送到浇铸系统；本发明方法制备的镁合金熔体品质非常好，特别是Fe杂质、非金属夹杂物和溶体中气体含量极低；本发明方法适用于绝大多数镁合金体系，采用该熔体制备的镁合金产品耐蚀性好，所制备的变形镁合金铸锭压力加工成形性能好。
Description
技术领域
本发明属于镁合金冶金技术领域，具体涉及一种高品质镁合金熔体的制备方法。
背景技术
镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空航天、国防军工、汽车、电子等领域都具有重要的应用价值和广阔的市场前景。从镁合金制备工艺上说，合金熔炼是基础，目前在溶体品质控制方面存在三大问题：一是镁合金化学性质活泼，在高温熔炼时常与氧、氮等反应，形成MgO等非金属夹杂物；二是存在以Fe为主的金属夹杂物；三是易吸氢和氧，导致含气量大。受组织遗传性的影响，上述问题的存在不仅会降低镁合金的力学性能，而且会大幅降低镁合金成型性能及耐蚀性，这些问题已是制约镁合金应用范围进一步扩大的关键瓶颈之一。
尽管目前对镁合金的纯净化有熔剂净化法和非熔剂净化法，其中非熔剂净化法包括过滤器、气体净化等，例如文献CN103725906B中采用精炼熔剂净化的同时进行吹气搅拌处理，在有效去除熔体中的夹杂物特别是微小夹杂物，大幅度提高了镁合金的品质；文献CN21453128中采用纯氧化镁为原料，经高温烧结而得到了一种具有良好高温抗压强度和耐热冲击性的镁合金专用泡沫陶瓷过滤器；文献CN2010105513778中采用过滤陶瓷片在调速电机带动下做旋转运动吸附夹杂，从而净化镁合金熔体。然而，采用如前所述方案仍然难以得到品质完美的镁合金熔体。
发明内容
本发明目的在于提供一种高品质镁合金熔体的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下所述技术方案。
一种高品质镁合金熔体的制备方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，将镁合金原料完全熔化后进行氩气精炼15min～30min，氩气精炼的同时在熔体表面喷晒溶剂，精炼完成后炉温控制为700℃～750℃，封闭坩埚并静置30min～90min；
步骤2，静置工序结束后，将过滤后的镁合金熔体输送到保温电阻炉中；
步骤3，待熔体输送完毕后，对保温电阻炉内熔体进行自由冷却，当熔体温度下降到630℃～640℃后，再将保温电阻炉的温度设定为670℃～750℃；
步骤4，对保温电阻炉内进行抽真空处理，当真空度达到-0.05～-0.08MPa时保压5min，随后充入氩气，最后将熔体输送到浇铸系统；
作为优选方案，步骤3中，当熔体温度下降到630℃～640℃后，再将保温电阻炉的温度设定为700℃～710℃。
作为优选方案，氩气精炼参数为：气体流速2～5L/min，转速100～200r/min。
作为优选方案，氧化镁陶瓷过滤器的孔径为20PPi，厚度为12mm。
进一步地，步骤2中，采用设置在熔体输送管上的过滤器对镁合金熔体进行过滤，过滤器包括间隔设置的过滤部一和过滤部二，过滤部一包括两层钢丝网和夹装在两层钢丝网之间的铝镍钴磁铁，铝镍钴磁铁上设置有通孔，过滤部二为氧化镁陶瓷过滤器。
作为优选方案，铝镍钴磁铁厚度为20-30mm，孔径为10-30mm。
作为优选方案，过滤器配合连接在熔体输送管的管腔内并靠近熔体输送管的管口布置。
作为优选方案，步骤2中，镁合金熔体输送过程中，镁合金熔体的温度控制为650℃-670℃。
有益效果：采用本发明方法制备的镁合金熔体品质非常好，特别是Fe杂质、非金属夹杂物和溶体中气体含量极低；本发明方法适用于绝大多数镁合金体系，采用该熔体制备的镁合金产品耐蚀性好，所制备的变形镁合金铸锭压力加工成形性能好，特别是锻造性能优良，锻造开裂比例与传统方法相比提高50％以上；本发明方法在现有生产流程基础上进行简单改造就可实现其技术目的，成本低，适用于大规模工业生产。
附图说明
图1是实施例中过滤部一的主向示意图；
图2是实施例中过滤部一的侧向示意图；
图3是实施例中过滤部一的铝镍钴磁铁示意图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些非本质改进和调整，均在本发明保护范围内。
实施例1
本实施例涉及一种AZ80镁合金溶体的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、将纯镁在720℃熔化后，升温到750℃加入铝锰中间合金，待其完全熔化后，在730℃氩气精炼20min，氩气精炼的同时在溶体表面喷晒溶剂，并设定炉温为720℃，封闭坩埚静置，静置时间为60min；
(2)、静置完成后，镁合金溶体经过具有2层结构的过滤装置后输送到保温电阻炉中；
本步骤中，采用设置在熔体输送管上的过滤器对镁合金熔体进行过滤，过滤器包括间隔设置的过滤部一和过滤部二，其中，如图1至图3所示，过滤部一包括两层间隔布置的钢丝网3和夹装在两层钢丝网3之间的铝镍钴磁铁2，铝镍钴磁铁2上顶部设置有柄部1，铝镍钴磁铁2上设置有通孔4，铝镍钴磁铁厚度为25mm，通孔4的孔径为25mm；过滤部二为氧化镁陶瓷过滤器；使用时，过滤器配合连接在熔体输送管的管腔内并靠近熔体输送管的管口布置，且在镁合金熔体输送过程中，镁合金熔体的温度控制为650℃-670℃，铝镍钴磁铁2温度预热到400℃；
(3)、待熔体输送完毕后，使其在保温炉中温度自由下降，当溶体温度下降到630℃时，将保温炉的温度设定为浇铸温度710℃；
(4)、当溶体温度达到浇铸温度后，开启真空泵，在保温炉中进行抽真空，当真空度达到-0.05MPa时，关闭真空泵，保压5min后，充入氩气，然后通过电磁泵将溶体输送到浇铸系统。
实施例2
本实施例涉及一种ZK60镁合金溶体的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、将纯镁与纯锌在720℃熔化后，升温到780℃加入镁锆中间合金，待其完全熔化后，在740℃氩气精炼25min，氩气精炼的同时在溶体表面喷晒溶剂，并设定炉温为720℃，封闭坩埚静置，静置时间为40min；
(2)、静置完成后，镁合金溶体经过具有2层结构的过滤装置后输送到保温电阻炉中；
本步骤中，采用设置在熔体输送管上的过滤器对镁合金熔体进行过滤，过滤器包括间隔设置的过滤部一和过滤部二，其中，如图1至图3所示，过滤部一包括两层间隔布置的钢丝网3和夹装在两层钢丝网3之间的铝镍钴磁铁2，铝镍钴磁铁2上顶部设置有柄部1，铝镍钴磁铁2上设置有通孔4，铝镍钴磁铁厚度为20mm，通孔4的孔径为20mm；过滤部二为氧化镁陶瓷过滤器；使用时，过滤器配合连接在熔体输送管的管腔内并靠近熔体输送管的管口布置，且在镁合金熔体输送过程中，镁合金熔体的温度控制为650℃-670℃，铝镍钴磁铁2温度预热到410℃；
(3)、待熔体输送完毕后，使其在保温炉中温度自由下降，当溶体温度下降到635℃时，将保温炉的温度设定为浇铸温度670℃；
(4)、当溶体温度达到浇铸温度后，开启真空泵，在保温炉中进行抽真空，当真空度达到-0.08MPa时，关闭真空泵，保压5min后，充入氩气，然后通过电磁泵将溶体输送到浇铸系统。
实施例3
本实施例涉及一种Mg-9.0Gd-4.5Y-0.5Zr镁合金溶体的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、将纯镁在730℃熔化后，升温到780℃加入Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中间合金，待其完全熔化后，在770℃氩气精炼20min，氩气精炼的同时在溶体表面喷晒溶剂，并设定炉温为750℃，封闭坩埚静置，静置时间为30min；
(2)、静置完成后，镁合金溶体经过具有2层结构的过滤装置后输送到保温电阻炉中；
本步骤中，采用设置在熔体输送管上的过滤器对镁合金熔体进行过滤，过滤器包括间隔设置的过滤部一和过滤部二，其中，如图1至图3所示，过滤部一包括两层间隔布置的钢丝网3和夹装在两层钢丝网3之间的铝镍钴磁铁2，铝镍钴磁铁2上顶部设置有柄部1，铝镍钴磁铁2上设置有通孔4，铝镍钴磁铁厚度为30mm，通孔4的孔径为30mm；过滤部二为氧化镁陶瓷过滤器；使用时，过滤器配合连接在熔体输送管的管腔内并靠近熔体输送管的管口布置，且在镁合金熔体输送过程中，镁合金熔体的温度控制为650℃-670℃，铝镍钴磁铁2温度预热到395℃；
(3)、待熔体输送完毕后，使其在保温炉中温度自由下降，当溶体温度下降到635℃时，将保温炉的温度设定为浇铸温度700℃；
(4)、当溶体温度达到浇铸温度后，开启真空泵，在保温炉中进行抽真空，当真空度达到-0.06MPa时，关闭真空泵，保压5min后，充入氩气，然后通过电磁泵将溶体输送到浇铸系统。
前述实施例中所得镁合金溶体，其氢含量、Fe含量和夹杂物占比见表1，
表1镁合金溶体中氢含量、Fe含量和夹杂物占比
Claims (8)
1.一种高品质镁合金熔体的制备方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，将镁合金原料完全熔化后进行氩气精炼15min~30min，氩气精炼的同时在熔体表面喷晒溶剂，精炼完成后炉温控制为700℃~750℃，封闭坩埚并静置30min~90min；
步骤2，静置工序结束后，将过滤后的镁合金熔体输送到保温电阻炉中；
步骤3，待熔体输送完毕后，对保温电阻炉内熔体进行自由冷却，当熔体温度下降到630℃~640℃后，再将保温电阻炉的温度设定为670℃~750℃；
步骤4，对保温电阻炉内进行抽真空处理，当真空度达到-0.05～-0.08MPa时保压5min，随后充入氩气，最后将熔体输送到浇铸系统。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，当熔体温度下降到630℃~640℃后，再将保温电阻炉的温度设定为700℃~710℃。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，氩气精炼参数为：气体流速2～5L/min，转速100～200r/min。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，氧化镁陶瓷过滤器的孔径为20PPi，厚度为12mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用设置在熔体输送管上的过滤器对镁合金熔体进行过滤，过滤器包括间隔设置的过滤部一和过滤部二，过滤部一包括两层钢丝网和夹装在两层钢丝网之间的铝镍钴磁铁，铝镍钴磁铁上设置有通孔，过滤部二为氧化镁陶瓷过滤器。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，铝镍钴磁铁厚度为20-30mm，孔径为10-30 mm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，过滤器配合连接在熔体输送管的管腔内并靠近熔体输送管的管口布置。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，镁合金熔体输送过程中，镁合金熔体的温度控制为650℃-670℃。
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