CN1566386A - Mg－Zn－Al基镁合金及其熔炼方法 - Google Patents

Mg－Zn－Al基镁合金及其熔炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Mg－Zn－Al基镁合金及其熔炼方法。该合金中的的化学成分的质量百分比为：Zn6％～15％；Al1％～9％；Mn0.1％～0.5％；Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：Ca0.1％～0.5％、Sr0.03％～0.5％、稀土元素0.05％～1％；余量是Mg和难以避免的杂质元素。本发明的Mg－Zn－Al基的镁合金具有较高的室温和高温力学性能。在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。并且具有较好的铸造性能，较低的成本。

Description

Mg-Zn-Al基镁合金及其熔炼方法
技术领域
本涉发明涉及一种Mg-Zn-Al基镁合金及其熔炼方法。属于工业用镁合金的范畴。
背景技术
目前，随着节能环保和汽车性能提升要求的不断提高，镁合金因为密度小、比强度比刚度高、铸造性能好，尤其是易于压铸成型，除此还具有优良的减振性能和易于回收等优点，在汽车工业的应用呈现蓬勃发展之势。随着镁合金在汽车上应用的不断拓展，如从原先的仪表盘、车门等一般零部件向变速箱壳体、发动机支架、活塞、轮毂等重要位置的结构件和功能件发展，人们也在开发满足各种不同要求的镁合金，如经济型镁合金、高强高韧镁合金、高温抗蠕变镁合金等。
传统的镁合金如AZ91D、AM60B、AS41、AE42等获得了广泛的应用，依然是目前应用量最大的几种镁合金。但是这些合金往往都具有某种缺点，如抗蠕变性能较低(AZ91D)、铸造性能较差(AS41)或成本较高(WE43)等。
发明内容
本发明的目的是提供一种Mg-Zn-Al基镁合金。它能满足一般零部件的力学性能要求，也能用于较高要求场合，满足较高力学性能或较高温抗蠕变性能的要求，同时成本相对较低。
本发明的另一个目的是提供一种Mg-Zn-Al基镁合金的熔炼方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种Mg-Zn-Al基的镁合金，该合金中的的化学成分的质量百分比为：
Zn       6％～15％；
Al       1％～9％；
Mn       0.1％～0.5％；
Ca、Sr和RE(稀土元素)等元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：
Ca       0.1％～0.5％、
Sr       0.03％～0.5％、
稀土元素 0.05％～1％；
余量是Mg，和难以避免的杂质元素。
本发明的合金系列是以Mg-Zn-Al为基体，适当添加Mn、Ca、Sr、RE等合金元素，从而改善其综合性能。
在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的合金中Zn的质量百分比优选为8％～12％。
在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的合金中Al的质量百分比优选为1％～5％。
在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的稀土元素为混合稀土、Nd、Dy、Y和Gd中的一种或几种。
在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的杂质元素为Fe、Ni、Cu等杂质元素，它们在合金中的质量百分比控制在0.03％质量百分比以内。
本发明的Mg-Zn-Al基的镁合金在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。
一种熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法，该方法包括下述步骤：
(1)按下述质量百分比进行配料：
Zn       6％～15％；
Al       1％～9％；
Mn       0.1％～0.5％；
Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：
Ca       0.1％～0.5％、
Sr       0.03％～0.5％、
稀土元素 0.05％～1％；
余量是Mg；
(2)将配比量的基体金属Mg与合金元素Zn和Al一起置于坩埚中加热熔化成熔液；或者先把Mg熔化，然后加入Zn和Al熔化；
(3)以Mg-Mn中间合金的形式向熔液中加入配比量的Mn；
(4)将Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种依照上述顺序加入步骤(3)的熔液中，并对熔液进行充分搅拌，浇铸后即制成合金；
在上述的熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法中，该方法是采用熔剂覆盖保护或气体防护熔炼，防护气体为0.6％～5％SO2+干燥空气。
本发明的优点是：
(1)本发明的Mg-Zn-Al基的镁合金具有较高的室温力学性能。在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。
(2)该合金具有较好的铸造性能。
(3)该合金具有较低的成本。
具体实施方式
实施例1
按下述质量百分比进行配料：
Zn    9.1％
Al    3.9％
Mn    0.2％
Nd    0.18％
余量为镁
取上述配比量的金属镁、锌和铝，一同放入高铬铸钢坩埚内，加热熔化成熔液。熔化过程在金属表面撒上金属镁用覆盖熔剂。在熔液温度达到730℃时，向熔液中加入含有配比量锰的Mg-Mn中间合金、上述配比量的稀土金属Nd，并适当搅拌熔液，浇铸后即制成合金。在搅动时在金属熔炼炉中通入0.6％～5％SO2+干燥空气进行保护。
该合金的力学性能为：σb：202MPa，σs：124 MPa，δ：4％。
实施例2
按下述质量百分比进行配料：
Zn    12.7％
Al    3.7％
Mn    0.2％
Sr    0.15％
Dy    0.1％
余量为镁
取上述配比量的金属镁放入高铬铸钢坩埚内，加热熔化成熔液，然后放入上述配比量的Zn和Al熔化。熔化过程在金属表面撒上金属镁用覆盖熔剂。在熔液温度达到740℃时，向熔液中加入含有配比量锰的Mg-Mn中间合金和配比量Sr，并搅拌熔液促其熔化。然后向熔液中加入上述配比量的稀土元素Dy，并搅拌熔液促其熔化。在合金化过程中，金属熔炼炉中通入0.6％～5％SO2+干燥空气进行保护。
该合金的力学性能为：σb：193MPa，σs：109 MPa，δ：3％。
实施例3-10
实施例3-10的成分组成及配比量见下表。其中的稀土元素可以是混合稀土、Nd、Dy、Y或Gd，或其组合。这些实施例的熔炼方法与实施例1和实施例2类似。
实施例   Zn(质量％) Al(质量％) Mn(质量％) Ca(质量％) Sr(质量％) RE(质量％) Mg(质量％)
    3   7.1   3.3   0.2     0.3     /   /   余量
    4   8.2   4.1   0.3     0.2     0.1   /   余量
    5   9.6   3.8   0.2     /     /   0.1   余量
    6   11.0   4.4   0.2     /     0.3   0.1   余量
    7   12.1   6.0   0.2     0.1     /   0.3   余量
    8   13.0   5.5   0.3     /     0.3   /   余量
    9   13.5   4.8   0.3     /     /   0.3   余量
    10   14.2   4.8   0.2     /     0.2   0.2   余量
在实施例3-10中所得到的Mg-Zn-Al基的镁合金合金的室温力学性能均在下述范围内：其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。
本发明不限于上述实施例这些具体组合。

Claims (8)

1、一种Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：该合金中的化学成分的质量百分比为：
Zn      6％～15％；
Al      1％～9％；
Mn      0.1％～0.5％；
Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：
Ca      0.1％～0.5％、
Sr      0.03％～0.5％、
稀土元素0.05％～1％；
余量是Mg和难以避免的杂质元素。
2、根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：所述的合金中Zn的质量百分比为8％～12％。
3、根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：所述的合金中Al的质量百分比为1％～5％。
4、根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：所述的稀土元素为混合稀土、Nd、Dy、Y和Gd中的一种或几种。
5、根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：所述的杂质元素为Fe、Ni、Cu等杂质元素，它们在合金中的质量百分比控制在0.03％质量百分比以内。
6、根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于：所述的Mg-Zn-Al基的镁合金在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。
7、一种熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)按下述质量百分比进行配料：
Zn      6％～15％；
Al      1％～9％；
Mn      0.1％～0.5％；
Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：
Ca      0.1％～0.5％、
Sr        0.03％～0.5％、
稀土元素  0.05％～1％；
余量是Mg；
(2)将配比量的基体金属Mg与合金元素Zn和Al一起置于坩埚中加热熔化成熔液；或者先把Mg熔化，然后加入Zn和Al熔化；
(3)以Mg-Mn中间合金的形式向熔液中加入配比量的Mn；
(4)将Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种依照上述顺序加入步骤(3)的熔液中，并对熔液进行充分搅拌，浇铸后即制成合金。
8、根据权利要求7所述的熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法，其特征在于：该方法是采用熔剂覆盖保护或气体防护熔炼，防护气体为0.6％～5％SO2+干燥空气。
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