CN1341766A - 含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺 - Google Patents

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Abstract

一种含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺,在熔剂或气体保护熔炼条件下,将含有Mg2Si的镁合金熔化后,加入0.4－0.8%(重量百分比)的工业纯锑,对合金液进行精炼后进行铸造。本发明通过在含Si镁合金中添加工业纯锑的方法,来变质Si加入镁合金中形成的Mg2Si强化相,起到细化组织和强化合金的作用。

Description

含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺
技术领域：
本发明涉及的是一种含有Mg2Si强化相的镁基合金的组织细化及其熔铸工艺，在含Si镁合金中通过添加工业纯锑的方法，来变质Si加入镁合金中形成的Mg2Si强化相，起到细化组织和强化合金的作用。属于金属材料类及冶金领域。
背景技术：
汽车工业为了降低轿车/微型车自身的重量，提高燃料利用率、减轻尾气排放造成的环境污染，越来越多地采用轻合金制造的零部件。镁合金作为最轻的金属结构材料，同时具有较高的比强度、比刚度以及良好的减振性能和铸造性能，成为目前汽车工业首选的减重材料。但是，镁合金制品目前在汽车上应用还很有限，尤其在发动机部件上使用。障碍是镁合金的高温力学性能差，在温度超过120℃时力学性能将大幅度下降。尽管目前已开发出了在高温下具有良好蠕变抗力的镁合金，如AE42，WE43等，但这类合金大多采用高含量RE(＞2.5％)，Y、Th等贵金属合金化得到的，这使得合金的成本大幅度的上升，目前只限于赛车、导弹等的高性能发动机上，并未能在汽车上广泛应用。
目前，除了稀土具有提高镁合金的耐热性能外，硅也是对提高合金耐热性能有益的元素，但是Si加入镁合金后会形成粗大的汉字状的Mg2Si相，只适于冷却速度较快的压铸，而不适于砂铸及金属型铸造。如70年代德国大众汽车公司开发的压铸镁合金AS41(Mg-4Al-1Si)及AS21(Mg-2Al-1Si)(A.Luo andM.O.Pekguleryuz，J.Mater.Sci.，29(1994)：5259-5271)，170℃时这类合金的蠕变强度高于AZ91和AM60镁合金，它具有良好的延伸率、屈服强度和抗拉强度，应用于空冷汽车发动机曲轴箱、通风机壳等大众汽车零部件。其中AS21(Mg-2Al-1Si)镁合金的蠕变强度优于AS41镁合金，但是，由于Al含量较低，合金的室温抗拉强度和屈服强度都较AZ91和AM60低，铸造性能也更差。此外，由于合金中的主要强化相Mg2Si在凝固速度较慢的条件下会变成粗大的“汉字状”，从而严重损害合金的性能。目前尽管已有文献报道Ca能够改善Mg2Si的形貌，但是Ca的加入同时也增加了合金的热裂倾向。所以含有Mg2Si强化相的镁合金目前只能应用于凝固速度较快的压铸生产，而不能砂铸，从而限制了该合金的应用范围。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有细化含Mg2Si相的镁合金不足，提出一种集细化和强化作用于一体的更廉价的合金化方法，包括其熔炼铸造工艺，以便扩大含Mg2Si强化相镁合金的应用范围。
为实现上述目的，本发明提出一种含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺，在含Si镁合金中通过添加工业纯锑的方法，来变质Si加入镁合金中形成的Mg2Si强化相，同时锑的加入除有上述变质作用外兼有强化合金的作用。
本发明的熔炼和铸造工艺如下：在熔剂或气体保护熔炼条件下，将含有Mg2Si的镁合金按照成分配比熔化后，加入工业纯锑。锑的加入量为0.4-0.8％(重量百分比)。加入方法：将在200℃左右烘干1小时的金属锑用铝箔包好后，用钟罩迅速压入合金液面以下约半分钟后，继续升高温度至700℃-720℃，对合金液进行精炼10-20分钟。然后静置20分钟，捞去表面浮渣后进行铸造，铸造方法可采用压铸、低压铸造、金属型铸造或砂铸。
实施例：
以下通过具体的三个实施例对本发明的技术方案和效果作进一步描述。
每个实施例所采用的合金成分、铸造方法以及与未添加工业纯锑的合金对比的测试结果列于下表之中。
实施例   合金成分   铸造方法 Mg2Si形貌 晶粒尺寸(μm)   室温拉伸强度(MPa) 冲击功
Wt％ 抗拉强度 屈服强度 延伸率％ Ak(J)
例1  Mg-4Al-1Si 砂型铸造 粗大的汉字状 15982 210225 7588 57 2229
 Mg-4Al-1Si-0.5Sb 细小的多角形颗粒状
例2  Mg-5Al-1Si 低压铸造   粗大的汉字状  13066  222232  9095  1112  2330
 Mg-5Al-1Si-0.6Sb 细小、多角形颗粒状
例3  Mg-5Al-1Zn-1Si   金属型铸造 粗大的汉字状 13868 223235 9299 1012 2130
 Mg-5Al-1Zn-1Si-0.5Sb 细小的多角形颗粒状
本发明具有实质性特点和显著进步，所加合金元素价廉、铸造合金的显微组织明显细化，Mg2Si形貌由粗大的汉字状转变为细小的多角形的颗粒状，同时晶粒尺寸明显细化。以Mg-5Al-1Zn-1Si合金为例，晶粒尺寸由138um减少为68um(金属型铸造)，合金的室温抗拉强度、屈服强度、延伸率分别大于230Mpa，95MPa，10％，冲击韧性提高40％以上。

Claims (2)

1、一种含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺，其特征在于在熔剂或气体保护熔炼条件下，将含有Mg2Si的镁合金熔化后，加入0.4-0.8％(重量百分比)的工业纯锑，加入方法：将在200℃左右烘干1小时的金属锑用铝箔包好后，用钟罩迅速压入合金液面以下约半分钟后，继续升高温度至700℃-720℃，对合金液进行精炼10-20分钟，然后静置20分钟，捞去表面浮渣后进行铸造。
2、如权利要求1所说的一种含Mg2Si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺，其特征在于铸造方法可采用压铸、低压铸造、金属型铸造或砂铸。
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