RU2549040C2

RU2549040C2 - Magnesium alloy suitable to be used at high temperature, and method for its obtaining

Info

Publication number: RU2549040C2
Application number: RU2012140397/02A
Authority: RU
Inventors: Шае К. КИМ; Йюн Хо СЕО
Original assignee: Корейский Институт Промышленных Технологий
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-04-20
Also published as: PL2374905T3; AU2011233969B2; CA2794968A1; EP2374905B1; TW201202436A; AU2011233969A1; ES2716236T3; EP2374905A3; EP2374905A2; TWI456071B; RU2012140397A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, and namely to magnesium alloy suitable for use at high temperature. Method for magnesium alloy production includes magnesium or magnesium alloy melting with creation of the liquid phase, addition of 0.5-4.0 wt % of CaO to the melt surface, surface mixing ensuring in principle complete consumption of CaO in magnesium, creation of calcium compounds (Ca) with metal or other alloying elements in magnesium alloy and melt solidification.

EFFECT: alloy has high mechanical properties at high temperature.

16 cl, 15 dwg, 5 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к сплавам на основе магния, подходящим для применения при высокой температуре, а также к способам их получения.The present invention relates to magnesium-based alloys suitable for use at high temperature, as well as to methods for their preparation.

Уровень техникиState of the art

Магний, имеющий удельный вес 1,7, является не только самым легким из числа коммерчески доступных металлов, но и отличается особой прочностью и жесткостью, превосходя по этим характеристикам железо и алюминий. Кроме того, при получении изделий из магния методом литья под давлением могут быть достигнуты исключительные механические свойства. Таким образом, в настоящее время магний применяется в различных областях, например, при изготовлении портативных электронных элементов, самолетов, спортивных товаров и т.п., при этом основным направлением использования является область изготовления автомобильных деталей. При использовании магниевых сплавов для изготовления автомобильных деталей можно добиться снижения их веса на 30%.Magnesium, having a specific gravity of 1.7, is not only the lightest of the number of commercially available metals, but is also particularly strong and hard, surpassing iron and aluminum in these characteristics. In addition, in the manufacture of magnesium products by injection molding, exceptional mechanical properties can be achieved. Thus, at present, magnesium is used in various fields, for example, in the manufacture of portable electronic elements, airplanes, sporting goods, etc., the main area of use being the field of manufacturing automobile parts. When using magnesium alloys for the manufacture of automotive parts, their weight can be reduced by 30%.

Типичными магниевыми сплавами из числа коммерчески доступных магниевых сплавов, предназначенных для литья под давлением, являются сплавы на магний(Mg)-алюминиевой(Al) основе, например, AZ91D, AM50 и AM60. Указанные магниевые сплавы отличаются низкой стоимостью и хорошими литейными качествами по сравнению с другими сплавами, применяемыми для литья под давлением. В частности, за счет формирования β-фазы Mg₁₇AL₁₂ в процессе отверждения при комнатной температуре может быть достигнута высокая прочность. Однако, так как автомобильные и авиационные детали, как правило, используются в высокотемпературной среде при температурах 150-200°C, низкая термическая стабильность β-фазы приводит к снижению устойчивости к ползучести указанных магниевых сплавов. Негативным следствием данного обстоятельства является тот факт, что магниевые сплавы невозможно применять для изготовления вышеупомянутых изделий, используемых в высокотемпературной среде. С начала 1990-х гг. предпринималось множество попыток разработки и оптимизации свойств магниевых сплавов, подходящих для применения при высокой температуре. В целом, магниевые сплавы, подходящие для применения при высокой температуре, подразделяются на магниевые сплавы, предназначенные для литья под давлением, и магниевые сплавы, предназначенные для отливки в песчаные формы, причем категория зависит от состава сплавов и способов получения, определяемых различными температурами использования целевых компонентов. Одним из свойств, необходимых для магниевого сплава, подходящего для применения при высокой температуре, является жидкотекучесть, обеспечивающая возможность литья под давлением, кроме того, требуется устойчивость к коррозии и окислению. Кроме того, при рассмотрении конкурентоспособности со сталью и алюминием с точки зрения стоимости при разработке магниевых сплавов необходимо исключить дорогостоящие добавки.Typical magnesium alloys from commercially available magnesium alloys for injection molding are magnesium (Mg) -aluminum (Al) alloys, for example, AZ91D, AM50, and AM60. These magnesium alloys are characterized by low cost and good casting properties compared to other alloys used for injection molding. In particular, due to the formation of the β phase of Mg ₁₇ AL ₁₂ during curing at room temperature, high strength can be achieved. However, since automotive and aircraft parts are typically used in high-temperature environments at temperatures of 150-200 ° C, the low thermal stability of the β-phase leads to a decrease in the creep resistance of these magnesium alloys. A negative consequence of this circumstance is the fact that magnesium alloys cannot be used for the manufacture of the aforementioned products used in high-temperature environments. Since the early 1990s Many attempts have been made to develop and optimize the properties of magnesium alloys suitable for high temperature applications. In general, magnesium alloys suitable for high temperature applications are subdivided into magnesium alloys intended for injection molding and magnesium alloys intended for sand casting, the category depending on the composition of the alloys and the production methods determined by the different temperatures of use of the target components. One of the properties required for a magnesium alloy, suitable for high temperature applications, is fluidity, which allows injection molding, in addition, resistance to corrosion and oxidation is required. In addition, when considering the competitiveness of steel and aluminum in terms of cost in the development of magnesium alloys, it is necessary to exclude expensive additives.

При рассмотрении традиционных магниевых сплавов, разработанных для применения при высокой температуре и отвечающих приведенным выше требованиям, магниевые сплавы с добавлением большого количества редкоземельных элементов (РЗЭ) будут недостаточно эффективными с точки зрения их стоимости. С другой стороны, при добавлении в магниевые сплавы щелочноземельных металлов (например, кальция (Ca) и стронция (Sr)) существует проблема, связанная с тем, что магниевые сплавы при этом отличаются более низкими литейными качествами, например, снижается текучесть расплава, появляются надрывы при нагревании и происходит припаивание металла к поршню.When considering traditional magnesium alloys designed for high temperature applications and meeting the above requirements, magnesium alloys with the addition of a large number of rare-earth elements (REE) will not be effective enough in terms of their cost. On the other hand, when alkaline earth metals (for example, calcium (Ca) and strontium (Sr)) are added to magnesium alloys, there is a problem related to the fact that magnesium alloys are characterized by lower casting qualities, for example, melt flow is reduced, tears appear when heated, the metal is soldered to the piston.

Описание изобретенияDescription of the invention

Техническая задачаTechnical challenge

В настоящем изобретении предложен сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, и способ его получения, согласно которому к расплавленному магнию добавляют Ca (широко известный легирующий элемент для магния) в форме оксида, т.е. оксид кальция (CaO) для восстановления CaO, восстановленный кальций из CaO реагирует с Mg или Al с образованием фазы, и при этом возможно подавление образования термически неустойчивой β-фазы Mg₁₇Al₁₂, чтобы повысить прочность при высокой температуре и устойчивость к деформациям. В настоящем изобретении также предложен сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, и способ его получения, согласно которому к магниевому сплаву добавляют оксид щелочноземельного металла, т.е. CaO, в результате чего за счет снижения количества внутренних дефектов литья одновременно может быть повышена пластичность и прочность, например, путем снижения количества оксидов, включений и пор и подобных дефектов. В целом область применения каждого из магниевых сплавов определяется в зависимости от температуры окружающей среды, в которой используются продукты. Температура окружающей среды при использовании, как правило, подразделяется на 90°C, 120°C и 150°C, и т.п. В настоящем изобретении также предложен сплав на магниевой основе, который возможно использовать при высоких температурах: 120°C или более и 175°C или более, включая температуру от 90°C или более.The present invention provides a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature, and a method for producing it, according to which Ca (a well-known alloying element for magnesium) is added to molten magnesium in the form of an oxide, i.e. calcium oxide (CaO) for CaO reduction, reduced calcium from CaO reacts with Mg or Al to form a phase, and it is possible to suppress the formation of the thermally unstable β-phase Mg ₁₇ Al ₁₂ in order to increase high temperature strength and resistance to deformation. The present invention also provides a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature, and a method for producing it, according to which an alkaline earth metal oxide is added to the magnesium alloy, i.e. CaO, as a result of which, by reducing the number of internal casting defects, ductility and strength can be simultaneously increased, for example, by reducing the number of oxides, inclusions and pores and similar defects. In general, the scope of each of the magnesium alloys is determined depending on the ambient temperature in which the products are used. The ambient temperature during use is usually divided into 90 ° C, 120 ° C and 150 ° C, etc. The present invention also provides a magnesium-based alloy that can be used at high temperatures: 120 ° C or more and 175 ° C or more, including a temperature of 90 ° C or more.

Задача настоящего изобретения не ограничена описанными выше вариантами, и специалистам в данной области техники исходя из приведенных ниже описаний будут очевидны другие цели, не описанные в настоящем разделе.The objective of the present invention is not limited to the options described above, and other purposes not described in this section will be apparent to those skilled in the art based on the descriptions below.

Техническое решениеTechnical solution

Согласно примеру реализации настоящего изобретения, способ получения сплава на магниевой основе, подходящего для применения при высокой температуре, включает: расплавление магния (Mg) или магниевого сплава с получением жидкого состояния; добавление от 0,5 до 4,0 мас.% оксида кальция (CaO) на поверхность расплава, в котором расплавлен магний или магниевый сплав; расходование CaO, чтобы в результате поверхностной реакции восстановления между расплавом и CaO в магнии или магниевом сплаве не оставалось по меньшей мере по существу CaO; и образование соединения за счет взаимодействия по меньшей мере части кальция (Ca), полученного в результате поверхностной реакции восстановления в магнии или магниевом сплаве. В частности, метод может включать добавление CaO, масса которого в 1,4 раза больше, чем конечная масса кальция в целевом составе, на поверхность расплава, в котором расплавлен магний или магниевый сплав.According to an embodiment of the present invention, a method for producing a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature includes: melting magnesium (Mg) or a magnesium alloy to obtain a liquid state; adding from 0.5 to 4.0 wt.% calcium oxide (CaO) on the surface of the melt in which the magnesium or magnesium alloy is molten; consuming CaO so that as a result of the surface reduction reaction between the melt and CaO in the magnesium or magnesium alloy, at least substantially CaO remains; and the formation of the compound due to the interaction of at least a portion of the calcium (Ca) resulting from the surface reduction reaction in the magnesium or magnesium alloy. In particular, the method may include the addition of CaO, the mass of which is 1.4 times greater than the final calcium mass in the target composition, on the surface of the melt in which the magnesium or magnesium alloy is molten.

CaO может быть добавлен в количестве 1,0-3,5 мас.%. Ca может быть получен в количестве 0,8-2,4 мас.%.CaO can be added in an amount of 1.0-3.5 wt.%. Ca can be obtained in an amount of 0.8-2.4 wt.%.

Конечный состав магниевого сплава может содержать 6,0-8,0 мас.% алюминия (Al), 0,1-0,3 мас.% марганца (Мn), 0,2-0,3 мас.% стронция (Sr), менее 0,04 мас.% цинка (Zn), менее 0,9 мас.% олова (Sn), остальное количество - магний.The final composition of the magnesium alloy may contain 6.0-8.0 wt.% Aluminum (Al), 0.1-0.3 wt.% Manganese (Mn), 0.2-0.3 wt.% Strontium (Sr) , less than 0.04 wt.% zinc (Zn), less than 0.9 wt.% tin (Sn), the rest is magnesium.

Полученное соединение может содержать по меньшей мере одно из Mg₂Ca, Al₂Ca и (Mg, Al)₂Ca.The resulting compound may contain at least one of Mg ₂ Ca, Al ₂ Ca and (Mg, Al) ₂ Ca.

Согласно другому примеру реализации настоящего изобретения, сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, характеризуется тем, что сплав на магниевой основе получают путем добавления от 0,5 мас.% до 4,0 мас.% CaO к расплавленному магнию или магниевому сплаву, и частичного или полного расходования CaO за счет поверхностной реакции восстановления указанного CaO, причем сплав на магниевой основе содержит соединение, полученное в результате комбинации Ca с Mg или другими легирующими элементами в составе сплава на магниевой основе, что позволяет обеспечить более высокие значения механических свойств при высокой температуре по сравнению с магниевым сплавом аналогичного состава, полученным путем прямого добавления Ca.According to another embodiment of the present invention, a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature is characterized in that a magnesium-based alloy is obtained by adding from 0.5 wt.% To 4.0 wt.% CaO to molten magnesium or magnesium the alloy, and the partial or complete consumption of CaO due to the surface reduction reaction of the indicated CaO, the magnesium-based alloy containing a compound obtained by combining Ca with Mg or other alloying elements in the composition of the magnesium alloy basis, which allows to provide higher values of mechanical properties at high temperature in comparison with a magnesium alloy of a similar composition obtained by direct addition of Ca.

Механические свойства при высокой температуре могут представлять собой предел текучести при высокой температуре или прочность на разрыв при высокой температуре. CaO может быть добавлен в количестве 1,0-3,5 мас.%. Кальций может быть получен в количестве 0,8-2,4 мас.%.The mechanical properties at high temperature may be the yield strength at high temperature or the tensile strength at high temperature. CaO can be added in an amount of 1.0-3.5 wt.%. Calcium can be obtained in an amount of 0.8-2.4 wt.%.

Конечный состав магниевого сплава может содержать 6,0-8,0 мас.% Al, 0,1-0,3 мас.% Mn, 0,2-0,3 мас.% Sr, менее 0,04 мас.% Zn, менее 0,9 мас.% Sn, остальное количество - Mg.The final composition of the magnesium alloy may contain 6.0-8.0 wt.% Al, 0.1-0.3 wt.% Mn, 0.2-0.3 wt.% Sr, less than 0.04 wt.% Zn , less than 0.9 wt.% Sn, the rest is Mg.

Согласно другому примеру реализации настоящего изобретения, сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, характеризуется тем, что сплав на магниевой основе получают путем добавления от 0,5 мас.% до 4,0 мас.% CaO к расплавленному магнию или магниевому сплаву, и частичного или полного расходования CaO за счет поверхностной реакции восстановления указанного CaO, причем сплав на магниевой основе содержит соединение, полученное в результате комбинации Ca с Mg или другими легирующими элементами в сплаве на магниевой основе, что позволяет обеспечить более низкое удлинение при высокой температуре и деформацию ползучести при высокой температуре по сравнению с магниевым сплавом аналогичного состава, полученным путем прямого добавления Ca.According to another embodiment of the present invention, a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature is characterized in that a magnesium-based alloy is obtained by adding from 0.5 wt.% To 4.0 wt.% CaO to molten magnesium or magnesium alloy, and the partial or complete consumption of CaO due to the surface reduction reaction of said CaO, the magnesium-based alloy containing a compound obtained by combining Ca with Mg or other alloying elements in a magnesium-based alloy ove, which allows for lower elongation at high temperature and creep deformation at high temperature in comparison with a magnesium alloy of a similar composition obtained by direct addition of Ca.

CaO может быть добавлен в количестве 1,0 - 3,5 мас.%. Кальций может быть получен в количестве 0,8 -2,4 мас.%.CaO can be added in an amount of 1.0 to 3.5 wt.%. Calcium can be obtained in an amount of 0.8 -2.4 wt.%.

Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, характеризуется тем, что сплав на магниевой основе получают путем добавления CaO к расплавленному магнию или магниевому сплаву и проведение поверхностной реакции восстановления CaO, причем прочность и удлинение, как механические свойства при комнатной температуре увеличиваются одновременно по сравнению с магниевым сплавом аналогичного состава, полученным путем прямого добавления кальция.According to a further embodiment of the present invention, a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature is characterized in that a magnesium-based alloy is obtained by adding CaO to the molten magnesium or magnesium alloy and conducting a surface CaO reduction reaction, wherein the strength and elongation are mechanical properties at room temperature increase simultaneously compared with a magnesium alloy of a similar composition obtained by direct addition of calcium.

ПреимуществаBenefits

Как указано выше, согласно описанию настоящего изобретения при добавлении CaO к коммерчески доступному магниевому сплаву микроструктура магниевого сплава становится более мелкодисперсной, и образуются фазы типа AlCa и аналогичные им. Также подавляется образование термически неустойчивой β-фазы Mg₁₇Al₁₂ и существенно снижается количество дефектов литья. В результате увеличивается предел текучести и прочность на разрыв магниевого сплава при высокой температуре, а также подавляется резкое увеличение удлинения при высокой температуре, что нехарактерно для типичных магниевых сплавов.As described above, according to the description of the present invention, when CaO is added to a commercially available magnesium alloy, the microstructure of the magnesium alloy becomes finer, and phases like AlCa and the like are formed. The formation of the thermally unstable β phase of Mg ₁₇ Al _{12 is} also suppressed and the number of casting defects is significantly reduced. As a result, the yield strength and tensile strength of the magnesium alloy at high temperature are increased, and a sharp increase in elongation at high temperature is suppressed, which is uncharacteristic of typical magnesium alloys.

Также снижается степень деформации ползучести при высокой температуре за счет подавления деформаций при высокой температуре. В результате этого увеличивается устойчивость к ползучести при высокой температуре.The degree of creep deformation at high temperature is also reduced by suppressing deformations at high temperature. As a result, creep resistance at high temperature is increased.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Примеры реализации изобретения могут быть поняты наилучшим образом при рассмотрении последующего описания одновременно с приложенными чертежами, где:Examples of the implementation of the invention can be understood in the best way when considering the following description simultaneously with the attached drawings, where:

На фиг.1 представлена блок-схема, на которой показан способ получения сплава на магниевой основе согласно настоящему изобретению. 1 is a flowchart showing a method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention.

На фиг.2 представлена блок-схема, показывающая диссоциацию оксида щелочноземельного металла (CaO), добавленного к расплавленному магнию согласно настоящему изобретению.2 is a block diagram showing the dissociation of an alkaline earth metal oxide (CaO) added to molten magnesium according to the present invention.

На фиг.3 представлен пример схемы, показывающей диссоциацию оксида щелочноземельного металла (CaO) путем перемешивания части верхнего слоя расплавленного магния согласно настоящему изобретению.FIG. 3 is an example diagram showing the dissociation of an alkaline earth metal oxide (CaO) by mixing a portion of the upper layer of molten magnesium according to the present invention.

На фиг.4а показана микрофотография коммерчески доступного сплава MRI153 и на фиг.4b показана микрофотография сплава Eco-MRI153, полученного с использованием CaO согласно настоящему изобретению.Fig. 4a is a micrograph of a commercially available MRI153 alloy and Fig. 4b is a micrograph of an Eco-MRI153 alloy prepared using CaO according to the present invention.

На фиг.5а-5d показаны микрофотографии, сделанные с помощью просвечивающего электронного микроскопа, для магниевого сплава, полученного по способу получения магниевого сплава согласно настоящему изобретению.Figures 5a-5d show micrographs taken by transmission electron microscopy for a magnesium alloy obtained by the method of producing a magnesium alloy according to the present invention.

На фиг.6 представлен график, на котором показаны значения пределов текучести, измеренные при 150°C, для магниевых сплавов в зависимости от содержания CaO согласно настоящему изобретению.FIG. 6 is a graph showing yield stresses measured at 150 ° C. for magnesium alloys versus CaO content according to the present invention.

На фиг.7 представлен график, на котором показаны значения прочности на разрыв, измеренные при 150°C, для магниевых сплавов в зависимости от содержания CaO согласно настоящему изобретению.7 is a graph showing tensile strength values measured at 150 ° C. for magnesium alloys versus CaO content according to the present invention.

На фиг.8 представлен график, на котором показаны значения удлинения, измеренные при 150°C, для магниевых сплавов в зависимости от содержания CaO согласно настоящему изобретению.FIG. 8 is a graph showing elongation values measured at 150 ° C. for magnesium alloys versus CaO content according to the present invention.

На фиг.9 представлен график, на котором показаны механические свойства при комнатной температуре для магниевых сплавов MRI153 и MRI230 (Eco-MRI153 и Eco-MRI230), полученных с добавлением CaO, по сравнению с магниевыми сплавами MRI153 и MRI230, полученных с добавлением Ca.Fig. 9 is a graph showing mechanical properties at room temperature for the magnesium alloys MRI153 and MRI230 (Eco-MRI153 and Eco-MRI230) obtained with CaO, compared with the magnesium alloys MRI153 and MRI230 obtained with Ca.

На фиг.10 представлен график, на котором показано сравнение механических свойств при высокой температуре (150°C) для сплава MRI153, полученного с использованием CaO, и сплава MRI153, полученного с использованием Ca.10 is a graph showing a comparison of mechanical properties at high temperature (150 ° C.) for an MRI153 alloy made using CaO and an MRI153 alloy made using Ca.

На фиг.11 представлен график, на котором показано сравнение значений пределов текучести при комнатной и высокой температуре для магниевого сплава MRI153 (Eco-MRI153), состав которого регулировали путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и сплава MRI153, состав которого регулировали путем добавления кальция в соответствии со сравнительным примером.11 is a graph showing a comparison of yield strengths at room and high temperature for the magnesium alloy MRI153 (Eco-MRI153), the composition of which was controlled by adding CaO according to the present invention, and the alloy MRI153, the composition of which was controlled by adding calcium to according to a comparative example.

На фиг.12 представлен график, на котором показано сравнение значений прочности на разрыв при комнатной и высокой температуре для сплава MRI153 (Eco-MRI153), состав которого регулировали путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, состав которого регулировали путем добавления Ca в соответствии со сравнительным примером.12 is a graph showing a comparison of tensile strengths at room and high temperature for the MRI153 alloy (Eco-MRI153), the composition of which was controlled by adding CaO according to the present invention, and the magnesium alloy MRI153, the composition of which was controlled by adding Ca in accordance with a comparative example.

На фиг.13 представлен график, на котором показано сравнение значений удлинения при комнатной и высокой температуре для сплава MRI153 (Eco-MRI153), состав которого регулировали путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, состав которого регулировали путем добавления Ca в соответствии со сравнительным примером.13 is a graph showing a comparison of elongation at room and high temperature for the MRI153 alloy (Eco-MRI153), the composition of which was controlled by adding CaO according to the present invention, and the magnesium alloy MRI153, the composition of which was controlled by adding Ca according to with a comparative example.

На фиг.14 представлен график, на котором показано сравнение значений деформаций ползучести (200 ч, 50 МПа и 150°C) для сплава MRI153 (Eco-MRI153), где содержание кальция регулировали путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулировали путем добавления кальция в соответствии со сравнительным Ca.14 is a graph showing a comparison of creep strain values (200 h, 50 MPa and 150 ° C.) for the MRI153 alloy (Eco-MRI153), where the calcium content was adjusted by adding CaO according to the present invention, and the magnesium alloy MRI153, in which the content was adjusted by adding calcium in accordance with comparative Ca.

На фиг.15 представлен график, на котором показано сравнение значений деформаций ползучести (200 ч, 70 МПа и 175°C) для сплава MRI153 (Eco-MRI153), где содержание кальция регулировали путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулировали путем добавления Ca в соответствии со сравнительным примером.15 is a graph showing a comparison of creep strain values (200 h, 70 MPa and 175 ° C.) for the MRI153 alloy (Eco-MRI153), where the calcium content was adjusted by adding CaO according to the present invention, and the magnesium alloy MRI153, in which the content was adjusted by adding Ca in accordance with a comparative example.

Наилучшие варианты реализации изобретенияThe best embodiments of the invention

Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения более подробно описаны ниже со ссылкой на соответствующие чертежи. В каждом возможном случае для описания аналогичных или подобных элементов в составе описаний и чертежей используют подобные номера позиций. Кроме того, подробные описания, относящиеся к хорошо известным функциям или конфигурациям, исключены, с тем чтобы они не могли быть приняты за предмет настоящего изобретения.Preferred embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the relevant drawings. In each possible case, similar item numbers are used to describe similar or similar elements in descriptions and drawings. In addition, detailed descriptions regarding well-known functions or configurations are excluded so that they cannot be taken as the subject of the present invention.

В настоящем изобретении способ получения нового сплава путем добавления CaO к расплавленному магнию и его сплаву используется для решения проблем, возникающих при добавлении кальция к магнию, а также для преодоления ограничений по физическим свойствам.In the present invention, a method for producing a new alloy by adding CaO to molten magnesium and its alloy is used to solve problems arising from the addition of calcium to magnesium, as well as to overcome limitations on physical properties.

На фиг.1 представлена блок-схема, на которой показан способ получения сплава на магниевой основе согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.1, способ получения сплава на магниевой основе согласно настоящему изобретению, включает следующие стадии: получение расплава на магниевой основе (S1); добавление оксида щелочноземельного металла (в настоящем изобретении - CaO) (S2); перемешивание расплава на магниевой основе (S3); расходование оксида щелочноземельного металла (S4); обеспечение возможности реакции щелочноземельного металла (в настоящем изобретении - Ca) с расплавом на магниевой основе (S5); процесс литья (S6) и отверждение (S7). Хотя для удобства описания стадия расходования оксида щелочноземельного металла S4 и стадия обеспечения возможности реакции щелочноземельного металла с расплавом на магниевой основе S5 указаны как отдельные, данные две стадии S4 и S5 осуществляют практически одновременно. Таким образом, стадия S5 начинается в момент начала подачи щелочноземельного металла на стадии 4. На стадии получения расплава на магниевой основе S1 магний или магниевый сплав помещают в тигель и нагревают до температуры, составляющей от 400°C до 800°C в атмосфере защитного газа. Затем в тигле расплавляют магниевый сплав с получением расплава на магниевой основе.1 is a flowchart showing a method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention. As shown in FIG. 1, a method for producing a magnesium-based alloy according to the present invention includes the following steps: obtaining a magnesium-based melt (S1); the addition of alkaline earth metal oxide (CaO in the present invention) (S2); stirring a magnesium-based melt (S3); consumption of alkaline earth metal oxide (S4); enabling the alkaline earth metal (Ca in the present invention) to react with a magnesium-based melt (S5); casting process (S6) and curing (S7). Although for convenience of description, the step of consuming alkaline earth metal oxide S4 and the step of allowing the alkaline earth metal to react with the magnesium-based melt S5 are indicated as separate, these two steps S4 and S5 are carried out almost simultaneously. Thus, step S5 begins at the time of starting the alkaline earth metal feed in step 4. In the step of producing the magnesium-based melt S1, the magnesium or magnesium alloy is placed in a crucible and heated to a temperature of 400 ° C to 800 ° C in a protective gas atmosphere. The magnesium alloy is then melted in the crucible to form a magnesium-based melt.

Температура плавления магния или магниевого сплаваMelting point of magnesium or magnesium alloy

В настоящем изобретении под температурой, необходимой для плавления магния или магниевого сплава, понимается температура плавления чистого магния и температура плавления магниевого сплава. В зависимости от типа сплава температуры плавления могут отличаться. Для протекания реакции в достаточной степени CaO добавляют, когда магний или магниевый сплав полностью находятся в расплавленном состоянии. Достаточной температурой плавления магния или магниевого сплава является температура, при которой твердая фаза расплавляется в достаточной степени, чтобы полностью существовать в виде жидкой фазы. Однако, согласно настоящему изобретению, для поддержания расплавленного магния в диапазоне температур с достаточным запасом требуется совершение работы, с учетом того, что температура расплавленного магния снижается в связи с добавлением CaO.In the present invention, the temperature necessary for the melting of magnesium or a magnesium alloy is the melting point of pure magnesium and the melting point of a magnesium alloy. Melting points may vary depending on the type of alloy. For the reaction to proceed sufficiently CaO is added when the magnesium or magnesium alloy is completely in the molten state. A sufficient melting point of magnesium or magnesium alloy is the temperature at which the solid phase is melted sufficiently to completely exist as a liquid phase. However, according to the present invention, to maintain molten magnesium in a temperature range with a sufficient margin, it is necessary to perform work, taking into account that the temperature of molten magnesium decreases due to the addition of CaO.

В данном случае при температуре менее 400°C сложно получить расплавленный магниевый сплав. С другой стороны, при температуре более 800°C существует риск воспламенения сплава на магниевой основе. Как правило, расплавленный магний образуется при температуре 600°C или более, в то время как расплавленный магниевый сплав может образовываться при температурах от 400°C до 600°C или менее. В целом, во многих случаях в металлургической промышленности температура начала плавления снижается по мере протекания процесса образования сплава.In this case, at a temperature of less than 400 ° C, it is difficult to obtain a molten magnesium alloy. On the other hand, at temperatures above 800 ° C there is a risk of ignition of the magnesium-based alloy. Typically, molten magnesium forms at a temperature of 600 ° C or more, while molten magnesium alloy can form at temperatures from 400 ° C to 600 ° C or less. In general, in many cases in the metallurgical industry, the melting onset temperature decreases as the alloy formation process proceeds.

При увеличении температуры плавления до слишком высокого уровня может происходить испарение жидкого металла. Также, в связи с наличием собственных характерных свойств, магний рано начинает воспламеняться, в результате чего могут происходить потери расплава магния и на итоговые физические свойства может быть оказано негативное влияние.If the melting point is increased to a too high level, evaporation of the liquid metal may occur. Also, due to the presence of its own characteristic properties, magnesium begins to ignite early, as a result of which a loss of magnesium melt can occur and the final physical properties can be negatively affected.

Магний, используемый на стадии получения расплава на магниевой основе S1, может представлять собой любой магний, выбранный из чистого магния, магниевого сплава и их аналогов. Кроме того, магниевый сплав может представлять собой любой магниевый сплав, выбранный из AZ91D, AM20, AM3О, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, магний-Al, магний-Al-Re, магний-Al-Sn, магний-Zn-Sn, магний-Si, магний-Zn-Y, и их аналогов; однако настоящее изобретение не ограничивается указанными вариантами. Можно использовать любой магниевый сплав, имеющийся в промышленности. На стадии добавления оксида щелочноземельного металла S2 к расплавленному магнию добавляют CaO в порошкообразной форме. Здесь для ускорения реакции с магниевым сплавом предпочтительно, чтобы CaO находился в порошкообразной форме.The magnesium used in the S1 magnesium-based melt production step may be any magnesium selected from pure magnesium, a magnesium alloy, and their analogs. In addition, the magnesium alloy can be any magnesium alloy selected from AZ91D, AM20, AM3O, AM50, AM60, AZ31, AS41, AS31, AS21X, AE42, AE44, AX51, AX52, AJ50X, AJ52X, AJ62X, MRI153, MRI230, AM-HP2, magnesium-Al, magnesium-Al-Re, magnesium-Al-Sn, magnesium-Zn-Sn, magnesium-Si, magnesium-Zn-Y, and their analogs; however, the present invention is not limited to these options. Any magnesium alloy available in the industry can be used. In the step of adding an alkaline earth metal oxide S2 to the molten magnesium, CaO in powder form is added. Here, in order to accelerate the reaction with the magnesium alloy, it is preferable that CaO is in powder form.

Порошкообразная форма CaOPowdered CaO

Для реакции можно использовать CaO в любой форме. Предпочтительно добавление CaO осуществляют в порошкообразном состоянии, чтобы увеличить площадь поверхности для обеспечения эффективной реакции. Однако если добавка находится в слишком мелкодисперсном состоянии, т.е. размер частиц не превышает 0,1 мкм, существует вероятность рассеяния добавки испаряющимся магнием или потоком горячих газов, что затрудняет помещение добавки в печь. Кроме того, происходит агломерация частиц между собой, и объединенные таким образом частицы не способны легко смешиваться с жидким расплавленным металлом. Напротив, нежелательно использовать слишком грубодисперсный порошок, так как общая площадь поверхности при этом не увеличивается. Предпочтительный оптимальный размер частиц не должен превышать 500 мкм. Более предпочтительно размер частиц может составлять 200 мкм или менее. Для того чтобы предотвратить рассеяние порошкообразной фазы возможно введение CaO в форме гранул, являющихся агломератами, полученными из порошка. For the reaction, you can use CaO in any form. Preferably, the CaO addition is carried out in powder form to increase the surface area to provide an effective reaction. However, if the additive is too finely divided, i.e. the particle size does not exceed 0.1 microns, there is a possibility of dispersion of the additive by evaporating magnesium or a stream of hot gases, which makes it difficult to place the additive in the furnace. In addition, the particles agglomerate among themselves, and the particles thus combined are not able to mix easily with molten liquid metal. On the contrary, it is undesirable to use too coarse powder, since the total surface area does not increase. The preferred optimum particle size should not exceed 500 microns. More preferably, the particle size may be 200 μm or less. In order to prevent the dispersion of the powder phase, CaO can be introduced in the form of granules, which are agglomerates obtained from the powder.

Добавление оксида щелочноземельного металла (оксида кальция)Addition of alkaline earth metal oxide (calcium oxide)

В настоящем изобретении в качестве оксида щелочноземельного металла, добавляемого к расплавленному магнию, используется CaO. Кроме того, в качестве оксида щелочноземельного металла можно использовать любые оксиды, выбранные из оксида стронция (SrO), оксида бериллия (BeO), оксида магния (MgO) и их аналогов. Добавление оксида щелочноземельного металла, используемого на стадии S2 добавления оксида щелочноземельного металла, можно осуществлять в диапазоне от 0,001 до 30 мас.%.In the present invention, CaO is used as an alkaline earth metal oxide added to molten magnesium. In addition, any oxides selected from strontium oxide (SrO), beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO) and their analogues can be used as an alkaline earth metal oxide. The addition of alkaline earth metal oxide used in step S2 of adding alkaline earth metal oxide can be carried out in the range of from 0.001 to 30 wt.%.

Количество вводимого оксида щелочноземельного металла определяется итоговым планируемым компонентным составом сплава. Т.е. количество CaO можно определять путем проведения обратных расчетов, исходя из требуемого количества кальция, которое необходимо ввести в состав магниевого сплава. Так как физические свойства магниевого сплава отличаются от его исходных физических свойств, когда количество кальция, введенного непрямым образом в состав магниевого сплава, превышает 21,4 мас.% (30 мас.% при расчете для CaO), поэтому предпочтительно, чтобы количество вводимого CaO было установлено на уровне 30 мас.% или менее.The amount of alkaline earth metal oxide introduced is determined by the final planned component composition of the alloy. Those. the amount of CaO can be determined by performing inverse calculations based on the required amount of calcium, which must be introduced into the composition of the magnesium alloy. Since the physical properties of a magnesium alloy differ from its original physical properties when the amount of calcium indirectly introduced into the composition of the magnesium alloy exceeds 21.4 wt.% (30 wt.% When calculated for CaO), it is therefore preferable that the amount of CaO introduced was found to be at a level of 30 wt.% or less.

В соответствии с описанием магниевого сплава, подходящего для применения при высокой температуре, и способа его получения, представленным в настоящей заявке, количество вводимого оксида щелочноземельного металла составляет от 0,5 мас.% до 4,0 мас.%. Исключительные механические свойства при высоких температурах могут быть получены при количестве вводимого оксида щелочноземельного металла 4,0 мас.% или менее. Улучшение указанных выше свойств было относительно невелико, когда вводимое количество было менее 0,5 мас.%. Более предпочтительно, если содержание составляет от 1,0 мас.% до 3,5 мас.%. В настоящей заявке под исключительными свойствами при высокой температуре понимаются относительно высокие значения предела текучести и прочности на разрыв при высокой температуре, а также относительно низкие значения удлинения и деформации ползучести при высоких температурах.In accordance with the description of a magnesium alloy suitable for use at high temperature, and the method for its preparation presented in this application, the amount of alkaline earth metal oxide introduced is from 0.5 wt.% To 4.0 wt.%. Exceptional mechanical properties at high temperatures can be obtained when the amount of alkaline earth metal oxide introduced is 4.0 mass% or less. The improvement of the above properties was relatively small when the amount administered was less than 0.5 wt.%. More preferably, the content is from 1.0 wt.% To 3.5 wt.%. In this application, exceptional properties at high temperature are understood to mean relatively high values of yield strength and tensile strength at high temperature, as well as relatively low elongation and creep deformation at high temperatures.

Предпочтительно, в настоящем изобретении количество вводимого оксида кальция (CaO) подбирают таким образом, чтобы кальций, образующийся в результате восстановления CaO, присутствовал в составе конечного магниевого сплава в количестве от 0,8 мас.% до 2,4 мас.%.Preferably, in the present invention, the amount of introduced calcium oxide (CaO) is selected so that the calcium resulting from the reduction of CaO is present in the final magnesium alloy in an amount of from 0.8 wt.% To 2.4 wt.%.

На стадии S3 расплавленный магний перемешивают в течение периода времени от 1 секунды до 60 минут на 0,1 мас.% добавленного СаО.In step S3, molten magnesium is mixed for a period of from 1 second to 60 minutes with 0.1 wt.% Of CaO added.

При этом если время перемешивания менее 1 секунды на 0,1 мас.%, то CaO не смешивается в достаточной степени с расплавленным магнием; и если время перемешивания более 60 минут на 0,1 мас.%, время перемешивания расплавленного магния может увеличиться излишне. В целом время перемешивания зависит от объема расплавленного магния и количества вводимого CaO.Moreover, if the mixing time is less than 1 second per 0.1 wt.%, Then CaO does not mix sufficiently with molten magnesium; and if the mixing time is more than 60 minutes per 0.1 wt.%, the mixing time of molten magnesium may increase unnecessarily. In general, the mixing time depends on the volume of molten magnesium and the amount of CaO introduced.

Требуемое количество порошкообразных оксидов можно вводить единовременно. Однако для увеличения скорости реакции и снижения тенденции к агломерации предпочтительно, чтобы порошкообразные оксиды вводили последовательно через определенный период времени относительно времени первого ввода, или же порошкообразные оксиды объединяли в несколько партий требуемого объема, а указанные партии вводили последовательно.The required amount of powdered oxides can be administered at a time. However, to increase the reaction rate and reduce the tendency to agglomeration, it is preferable that the powdered oxides are introduced sequentially after a certain period of time relative to the time of the first injection, or the powdered oxides are combined into several batches of the required volume, and these batches were administered sequentially.

Способ и условия перемешиванияMethod and conditions of mixing

Согласно настоящему изобретению, для эффективного взаимодействия между магнием или магниевым сплавом и оксидом кальция предпочтительно осуществляют перемешивание расплавленного магния. В целом перемешивание можно осуществлять за счет создания электромагнитного поля с использованием устройства, способного генерировать электромагнитные поля вокруг печи, где содержится расплавленный магний, в результате чего в расплавленном магнии начинается конвекция. Также для расплавленного магния можно применять искусственное перемешивание (механическое перемешивание), осуществляемое извне. В случае механического перемешивания, его можно осуществлять таким образом, чтобы не допускать агломерации вводимого порошка CaO. Конечной целью перемешивания в рамках описания настоящего изобретения является правильное инициирование реакции восстановления между расплавленным магнием и добавленными порошкообразными веществами.According to the present invention, for the effective interaction between magnesium or magnesium alloy and calcium oxide, molten magnesium is preferably mixed. Generally, mixing can be accomplished by creating an electromagnetic field using a device capable of generating electromagnetic fields around a furnace containing molten magnesium, resulting in convection in the molten magnesium. Also for molten magnesium can be applied artificial mixing (mechanical mixing), carried out from the outside. In the case of mechanical stirring, it can be carried out in such a way as to prevent agglomeration of the introduced CaO powder. The ultimate goal of mixing within the scope of the description of the present invention is to properly initiate a reduction reaction between molten magnesium and added powdered substances.

Время перемешивания может зависеть от температуры расплавленного металла и состояния добавляемых порошкообразных веществ (предварительный нагрев или подобное состояние). Предпочтительным вариантом является возможность принципиального продолжения перемешивания до тех пор, пока на поверхности расплавленного магния не перестанут наблюдаться порошкообразные вещества. Так как удельный вес порошкообразных веществ ниже, чем у расплавленного магния, в стационарном состоянии они могут плавать на поверхности расплавленного магния; момент времени, когда порошки и расплавленный магний прореагировали в достаточной степени, можно косвенно определить по времени, когда наличие порошкообразных веществ перестает наблюдаться на поверхности расплавленного магния. В настоящей заявке термин «реагируют в значительной степени» означает, что все порошкообразные CaO по существу прореагировали с расплавленным магнием и были израсходованы. Хотя на поверхности расплавленного магния не наблюдается CaO, не следует исключать возможности его наличия в объеме расплавленного магния. Поэтому еще не всплывший порошок CaO следует выдерживать в течение определенного времени после времени перемешивания, и для завершения реакции порошков CaO, еще не прореагировавших с расплавленным магнием, может быть необходимо время выдержки.The mixing time may depend on the temperature of the molten metal and the state of the added powdered substances (preheating or similar condition). The preferred option is the possibility of continued continued mixing until then, on the surface of the molten magnesium is no longer observed powdery substances. Since the specific gravity of powdered substances is lower than that of molten magnesium, in a stationary state they can float on the surface of molten magnesium; the point in time when the powders and molten magnesium have reacted sufficiently can be indirectly determined by the time when the presence of powdered substances ceases to be observed on the surface of the molten magnesium. As used herein, the term “react substantially” means that all powdered CaOs have substantially reacted with molten magnesium and have been consumed. Although CaO is not observed on the surface of molten magnesium, the possibility of its presence in the volume of molten magnesium should not be ruled out. Therefore, the CaO powder that has not yet surfaced should be held for a certain time after the mixing time, and a holding time may be necessary to complete the reaction of CaO powders that have not yet reacted with molten magnesium.

Время перемешиванияMixing time

Перемешивание эффективно, если его осуществляют одновременно с добавлением порошкообразных оксидов. Кроме того, перемешивание можно начинать после того, как порошкообразные оксиды нагреваются от расплавленного магния и их температура достигает заданной температуры или превышает ее, что приводит к увеличению скорости реакции. Перемешивание продолжают осуществлять до тех пор, пока на поверхности расплавленного магния не перестанет наблюдаться добавленный порошкообразный оксид. Перемешивание завершают после полного расходования оксида кальция в процессе реакции.Mixing is effective if it is carried out simultaneously with the addition of powdered oxides. In addition, stirring can begin after the powdered oxides are heated by molten magnesium and their temperature reaches or exceeds a predetermined temperature, which leads to an increase in the reaction rate. Stirring is continued until the added powdered oxide is no longer observed on the surface of the molten magnesium. Stirring is completed after complete consumption of calcium oxide in the reaction process.

Поверхностная реакцияSurface reaction

В целом при прямом добавлении к расплавленному магнию Ca и Sr, относящихся к щелочноземельным металлам, по мере оседания Ca и Sr в расплавленном магнии, характеризующемся низким удельным весом, протекают реакции. Следовательно, получение сплава можно осуществлять путем простого перемешивания расплавленного магния, чтобы способствовать растворению Ca.In general, when Ca and Sr related to alkaline earth metals are directly added to molten magnesium, as Ca and Sr settle in molten magnesium, which is characterized by a low specific gravity, reactions proceed. Therefore, the alloy can be obtained by simply mixing molten magnesium to facilitate the dissolution of Ca.

С другой стороны, при введении оксида кальция в расплавленный магний, указанный оксид кальция не оседает в расплавленном магнии, а плавает на его поверхности, что обусловлено разностью их удельных весов.On the other hand, when calcium oxide is introduced into molten magnesium, said calcium oxide does not deposit in molten magnesium, but floats on its surface, which is due to the difference in their specific gravities.

В случае обычного процесса образования сплава металлов происходит инициирование реакции в расплавленном металле путем активизации реакции за счет конвекции или механического перемешивания расплавленного металла и легирующих металлических элементов. Однако, согласно настоящему изобретению, при активном инициировании реакции затруднялось вступление в реакцию оксида, введенного в расплавленный магний, и он оставался в составе конечного материала, в результате чего ухудшались физические свойства, или же его наличие служило причиной появления дефектов. Т.е. при инициировании реакции в объеме расплавленного магния, а не на его поверхности, наблюдалось относительно большее количество случаев, когда в конечном объеме расплавленного магния оставался оксид кальция, по сравнению с реакцией на поверхности расплавленного магния.In the case of a conventional metal alloy formation process, a reaction is initiated in the molten metal by activating the reaction by convection or mechanical mixing of the molten metal and the alloying metal elements. However, according to the present invention, with the active initiation of the reaction, it was difficult for the oxide introduced into the molten magnesium to enter into the reaction, and it remained in the final material, as a result of which physical properties worsened, or its presence caused defects. Those. when the reaction was initiated in the volume of molten magnesium, and not on its surface, a relatively greater number of cases were observed when calcium oxide remained in the final volume of molten magnesium, compared with the reaction on the surface of molten magnesium.

Следовательно, согласно настоящему изобретению, важно создать реакционную среду, в которой оксид реагировал бы на поверхности, а не в объеме расплавленного магния. В связи с этим важно не проводить принудительное вмешивание оксида, плавающего на поверхности расплавленного магния, в объем расплавленного магния. Важно осуществлять однородное распределение оксида кальция по поверхности расплавленного магния, открытой для доступа воздуха. Более предпочтителен важный фактор, заключающийся в подаче оксида таким образом, чтобы он покрывал всю поверхность расплавленного магния.Therefore, according to the present invention, it is important to create a reaction medium in which the oxide would react on the surface, and not in the volume of molten magnesium. In this regard, it is important not to force the oxide floating on the surface of molten magnesium into the volume of molten magnesium. It is important to uniformly distribute calcium oxide over the surface of molten magnesium, which is open to air. More preferred is an important factor, which is to feed the oxide so that it covers the entire surface of the molten magnesium.

При перемешивании расплавленного магния реакция протекала лучше; кроме того, реакция протекала лучше при перемешивании у внешней поверхности (поверхности части верхнего слоя), а не в объеме расплавленного магния. Т.е. расплавленный магний лучше реагировал с порошкообразными оксидами, открытыми для доступа воздуха, находящимися на его внешней поверхности (поверхности части внешнего слоя). Однако под вакуумом или в окружающей газовой среде были получены неудовлетворительные результаты. Для протекания реакции в достаточной степени необходимо инициировать реакцию на поверхности путем перемешивания части верхнего слоя. В настоящей заявке термин «реагируют в достаточной степени» означает, что все порошкообразные добавки по существу прореагировали с расплавленным магнием и были израсходованы. В настоящем изобретении перемешивание, инициирующее последующую поверхностную реакцию, называется поверхностным перемешиванием. То есть Ca, полученный в результате реакции восстановления CaO (поверхностной реакции восстановления), добавленного на поверхность расплавленного магния, используется в качестве легирующего элемента для магния или магниевых сплавов.When the molten magnesium was mixed, the reaction proceeded better; in addition, the reaction proceeded better with stirring at the outer surface (the surface of part of the upper layer), and not in the volume of molten magnesium. Those. molten magnesium reacted better with powdered oxides open to air, located on its outer surface (the surface of part of the outer layer). However, unsatisfactory results were obtained under vacuum or in an ambient gas environment. For the reaction to take place, it is necessary to initiate a reaction on the surface by mixing part of the upper layer. As used herein, the term “sufficiently reacted” means that all powdered additives have substantially reacted with molten magnesium and have been consumed. In the present invention, stirring initiating a subsequent surface reaction is called surface mixing. That is, Ca obtained from the reduction reaction of CaO (surface reduction reaction) added to the surface of molten magnesium is used as an alloying element for magnesium or magnesium alloys.

В таблице 1, приведенной ниже, показаны результаты измерения остаточных количеств оксида кальция в магниевом сплаве в зависимости от способа перемешивания после добавления соответственно 5 мас.%, 10 мас.% и 15 мас.% оксида кальция с размером частиц 70 мкм к расплавленному магниевому сплаву AM60B. В качестве способов перемешивания здесь использовались способ перемешивания части верхнего слоя расплавленного магниевого сплава, перемешивание внутренней области магниевого сплава; последним способом являлось отсутствие перемешивания. В зависимости от различных условий перемешивания, при сравнении варианта перемешивания части верхнего слоя с вариантом отсутствия перемешивания и вариантом перемешивания внутренней области магниевого сплава, наименьшее остаточное количество оксида кальция наблюдали в случае перемешивания части верхнего слоя, т.е. итоговые остаточные количества оксида кальция составляли 0,001 мас.%, 0,002 мас.% и 0,005 мас.% при добавлении оксида кальция в количестве 5 мас.%, 10 мас.% и 15 мас.% соответственно. То есть следует понимать, что при перемешивании части верхнего слоя расплавленного магния для обеспечения возможности реакции CaO с внешней поверхностью расплавленного магния, большая часть CaO разлагается до кальция. То есть кальций вводили в сплав за счет инициирования реакции восстановления путем дополнительного введения CaO в коммерчески доступный сплав AM60B.Table 1 below shows the results of measuring the residual amounts of calcium oxide in a magnesium alloy, depending on the mixing method, after adding 5 wt.%, 10 wt.% And 15 wt.% Calcium oxide with a particle size of 70 μm to the molten magnesium alloy, respectively AM60B. As mixing methods, a method of mixing part of the upper layer of the molten magnesium alloy was used here, mixing the inner region of the magnesium alloy; the last method was the lack of mixing. Depending on various mixing conditions, when comparing the mixing option for a part of the upper layer with the option for no mixing and the mixing option for the inner region of the magnesium alloy, the smallest residual amount of calcium oxide was observed when mixing part of the upper layer, i.e. the total residual amounts of calcium oxide were 0.001 wt.%, 0.002 wt.% and 0.005 wt.% when calcium oxide was added in an amount of 5 wt.%, 10 wt.% and 15 wt.%, respectively. That is, it should be understood that when mixing part of the upper layer of molten magnesium to allow CaO to react with the outer surface of the molten magnesium, most of the CaO decomposes to calcium. That is, calcium was introduced into the alloy by initiating a reduction reaction by additionally introducing CaO into the commercially available alloy AM60B.

Таблица 1Table 1 Добавление 5 мас.% CaOAddition of 5 wt.% CaO Добавление 10 мас.% CaOAddition of 10 wt.% CaO Добавление 15 мас.% CaOAddition of 15 wt.% CaO Остаточное количество CaO в сплавеThe residual amount of CaO in the alloy Без перемешиванияNo stirring 4,5 мас.% CaO4.5 wt.% CaO 8,7 мас.% CaO8.7 wt.% CaO 13,5 мас.% CaO13.5 wt.% CaO Перемешивание внутренней области расплавленного магниевого сплаваMixing the inner region of the molten magnesium alloy 1,2 мас.% CaO1.2 wt.% CaO 3,1 мас.% CaO3.1 wt.% CaO 5,8 мас.% CaO5.8 wt.% CaO Перемешивание части верхнего слоя расплавленного магниевого сплава (настоящее изобретение)Mixing part of the upper layer of molten magnesium alloy (the present invention) 0,001 мас.% CaO0.001 wt.% CaO 0,002 мас.% CaO0.002 wt.% CaO 0,005 мас.% CaO0.005 wt.% CaO

Кислородный компонент, входящий в состав оксида кальция, по существу удаляется над поверхностью расплавленного магниевого сплава путем перемешивания части верхнего слоя расплавленного магниевого сплава. Предпочтительно, перемешивание осуществляют в части верхнего слоя, глубина которой составляет 20% от общей глубины расплавленного магния, считая от поверхности. Если глубина превышает 20%, инициирование поверхностной реакции в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения происходит редко. Более предпочтительно, перемешивание осуществляют в части верхнего слоя, глубина которого составляет 10% от общей глубины расплавленного магния, считая от поверхности. Оксид кальция, находящийся преимущественно в плавающем состоянии, размещается в части верхнего слоя, глубина которого составляет 10% от истинной глубины расплавленного магния, в результате чего сводятся к минимуму турбулентные потоки в расплавленном магнии. На стадии расходования оксида щелочноземельного металла S4 в процессе реакции между расплавленным магнием и добавленным оксидом кальция происходит полное расходование оксида кальция, в результате чего он не остается в составе магниевого сплава, по меньшей мере частично или по существу. Предпочтительно, чтобы весь оксид кальция, вводимый согласно настоящему изобретению, был израсходован в процессе реакции, протекающей в достаточной степени. Однако если какие-то его части не прореагировали и остались в составе сплава, процесс также будет эффективен, если они значительно не влияют на физические свойства.The oxygen component of the calcium oxide is substantially removed above the surface of the molten magnesium alloy by mixing part of the upper layer of the molten magnesium alloy. Preferably, the mixing is carried out in part of the upper layer, the depth of which is 20% of the total depth of molten magnesium, counting from the surface. If the depth exceeds 20%, the initiation of a surface reaction in accordance with a preferred embodiment of the present invention is rare. More preferably, the mixing is carried out in part of the upper layer, the depth of which is 10% of the total depth of molten magnesium, counting from the surface. Calcium oxide, which is predominantly in a floating state, is located in part of the upper layer, the depth of which is 10% of the true depth of molten magnesium, as a result of which turbulent flows in molten magnesium are minimized. In the step of consuming alkaline earth metal oxide S4 during the reaction between molten magnesium and added calcium oxide, calcium oxide is completely consumed, as a result of which it does not remain in the magnesium alloy at least partially or substantially. Preferably, all of the calcium oxide introduced in accordance with the present invention is consumed during the reaction proceeding sufficiently. However, if some of its parts did not react and remained in the alloy, the process will also be effective if they do not significantly affect the physical properties.

В настоящей заявке расходование оксида кальция включает удаление из оксида щелочноземельного металла кислородного компонента. Кислородный компонент удаляют в виде газообразного кислорода (O₂), или же в форме шлака или отложений, образующихся в процессе взаимодействия с магнием или компонентами сплава в составе расплавленного магния. Кислородный компонент в значительной степени удаляется с верхней поверхности расплавленного магния путем перемешивания верхнего слоя расплавленного магния.In this application, the consumption of calcium oxide includes the removal of an oxygen component from an alkaline earth metal oxide. The oxygen component is removed in the form of gaseous oxygen (O ₂ ), or in the form of slag or deposits formed in the process of interaction with magnesium or alloy components in the composition of molten magnesium. The oxygen component is substantially removed from the upper surface of the molten magnesium by mixing the upper layer of molten magnesium.

На фиг.3 представлена схема, на которой показан пример диссоциации оксида кальция за счет перемешивания части верхнего слоя расплавленного магния согласно настоящему изобретению.Figure 3 presents a diagram showing an example of the dissociation of calcium oxide by mixing part of the upper layer of molten magnesium according to the present invention.

На стадии обеспечения возможности реакции щелочноземельного металла с расплавом на магниевой основе S5 кальций, полученный путем расходования оксида кальция, реагирует с магниевым сплавом, с тем чтобы он не остался в составе магниевого сплава, по меньшей мере частично или в значительной степени. Это означает, что кальций, полученный в процессе расходования, образует соединения по меньшей мере с магнием, алюминием и другими элементами (компонентами) магниевого сплава, и тем самым не остается по существу в свободном состоянии. Здесь «соединение» относится к интерметаллическим соединениям, полученным в результате образования связей между металлами. В конечном итоге добавленный оксид кальция частично или по существу расходуется за счет удаления кислородного компонента в процессе реакции с магниевым сплавом, т.е. с расплавленным магниевым сплавом, и полученный кальций образует соединение по меньшей мере с одним из компонентов: магнием в расплавленном магниевом сплаве, алюминием и другими легирующими элементами в расплавленном магниевом сплаве. Поэтому образующийся кальций не будет оставаться в составе магниевого сплава по меньшей мере частично или по существу.In the step of allowing the alkaline earth metal to react with the magnesium-based melt, S5 calcium, obtained by consuming calcium oxide, reacts with the magnesium alloy so that it does not remain in the magnesium alloy at least partially or substantially. This means that the calcium obtained in the expenditure process forms compounds with at least magnesium, aluminum and other elements (components) of the magnesium alloy, and thus does not remain essentially in a free state. As used herein, “compound” refers to intermetallic compounds resulting from the formation of bonds between metals. Ultimately, the added calcium oxide is partially or substantially consumed by removing the oxygen component during the reaction with the magnesium alloy, i.e. with molten magnesium alloy, and the resulting calcium forms a compound with at least one of the components: magnesium in the molten magnesium alloy, aluminum and other alloying elements in the molten magnesium alloy. Therefore, the resulting calcium will not remain in the magnesium alloy at least partially or substantially.

На стадии 5 расходования оксида щелочноземельного металла может происходить множество вспышек твердых частиц в процессе реакции восстановления оксида щелочноземельного металла на поверхности расплавленного магния. Вспышки твердых частиц могут служить показателем, подтверждающим завершение или продолжение реакции восстановления. В случае прерывания реакции путем выпуска расплавленного магния в процессе образования вспышек твердых частиц, добавленный оксид щелочноземельного металла может быть израсходован не полностью. То есть выпуск расплавленного магния осуществляют после исчезновения вспышек твердых частиц, что можно использовать как показатель непрямого измерения процесса реакции восстановления.At stage 5 of the consumption of alkaline earth metal oxide, many outbreaks of solid particles can occur during the reduction reaction of alkaline earth metal oxide on the surface of molten magnesium. Flashes of particulate matter can serve as an indicator of the completion or continuation of a reduction reaction. If the reaction is interrupted by the release of molten magnesium during the formation of flashes of solid particles, the added alkaline earth metal oxide may not be completely consumed. That is, the release of molten magnesium is carried out after the disappearance of outbreaks of solid particles, which can be used as an indicator of indirect measurement of the recovery reaction process.

Иллюстрация описанных выше процессов приведена на фиг.1 и 2. На фиг.2 представлена блок-схема, показывающая диссоциацию оксида кальция, используемого для добавления к расплаву магния согласно настоящему изобретению.An illustration of the processes described above is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a flowchart showing the dissociation of calcium oxide used to add magnesium to the melt according to the present invention.

На стадии литья S6 литье осуществляют путем помещения расплавленного магния в форму при комнатной температуре или в предварительно нагретом состоянии. Здесь форма может включать любую форму, выбранную из металлических форм, керамических форм, графитовых форм и их аналогов. Также способ литья может включать литье без давления, непрерывное литье и аналогичные способы.In the casting step S6, casting is carried out by placing molten magnesium in the mold at room temperature or in a preheated state. Here, the mold may include any mold selected from metal molds, ceramic molds, graphite molds and their analogs. Also, the casting method may include non-pressure casting, continuous casting and similar methods.

На стадии отверждения S7 форму охлаждают до комнатной температуры, после чего магниевый сплав (например, отливка из магниевого сплава) вынимают из формы. Сплавы на магниевой основе, полученные согласно одному из вышеописанных способов получения, могут отличаться твердостью (по шкале Роквелла - HRF) от 40 до 80. Однако значения твердости могут меняться в широких пределах в зависимости от способов обработки и термообработки и подобных им процессов, в связи с этим сплав на магниевой основе согласно настоящему изобретению не ограничивается указанными значениями параметров.In the curing step S7, the mold is cooled to room temperature, after which the magnesium alloy (for example, magnesium alloy casting) is removed from the mold. Magnesium-based alloys obtained according to one of the above production methods can vary in hardness (on the Rockwell scale - HRF) from 40 to 80. However, hardness values can vary widely depending on the processing and heat treatment methods and similar processes, in connection with this, the magnesium-based alloy according to the present invention is not limited to the indicated parameter values.

Магний, находящийся в чистом расплавленном магнии, реагирует с щелочноземельным металлом, в результате чего получают соединение магний (щелочноземельный металл). В настоящем изобретении, если оксидом щелочноземельного металла является CaO, образуется Mg₂Ca. Кислород, входящий в состав CaO, выделяется из расплавленного магния в форме газообразного кислорода (O₂), или взаимодействует с магнием с образованием MgO, который выделяется в форме шлака (см. уравнение реакции 1 ниже). Уравнение реакции 1Magnesium in pure molten magnesium reacts with an alkaline earth metal to produce a magnesium compound (alkaline earth metal). In the present invention, if the alkaline earth metal oxide is CaO, Mg ₂ Ca is formed. Oxygen, which is part of CaO, is released from molten magnesium in the form of gaseous oxygen (O ₂ ), or interacts with magnesium to form MgO, which is released in the form of slag (see reaction equation 1 below). Reaction equation 1

Чистый Mg+CaO->Mg(матрица)+Mg₂Ca… [выделение O₂+образуется шлак MgO] Магний, находящийся в расплавленном магниевом сплаве, реагирует с щелочноземельным металлом с получением соединений магний (щелочноземельный металл) или алюминий (щелочноземельный металл). Также легирующий элемент реагирует с щелочноземельным металлом с образованием соединения совместно с магнием или алюминием. Согласно настоящему изобретению, если в качестве оксида щелочноземельного металла используют CaO, образуются Mg₂Ca, Al₂Ca, или (Mg, Al, другой элемент сплава)₂Ca. Кислород, входящий в состав CaO, выделяется из расплавленного магния в форме газообразного кислорода (O₂), как и в случае с чистым магнием, или взаимодействует с магнием с образованием MgO, который выделяется в форме шлака (см. уравнение реакции 2 ниже).Pure Mg + CaO-> Mg (matrix) + Mg ₂ Ca ... [O ₂ + release MgO slag is formed] Magnesium in the molten magnesium alloy reacts with an alkaline earth metal to produce magnesium (alkaline earth metal) or aluminum (alkaline earth metal) compounds . Also, the alloying element reacts with an alkaline earth metal to form a compound together with magnesium or aluminum. According to the present invention, when CaO is used as an alkaline earth metal oxide, Mg ₂ Ca, Al ₂ Ca, or (Mg, Al, another alloy element) ₂ Ca are formed. Oxygen, which is part of CaO, is released from molten magnesium in the form of gaseous oxygen (O ₂ ), as is the case with pure magnesium, or interacts with magnesium to form MgO, which is released in the form of slag (see reaction equation 2 below).

Уравнение реакции 2Reaction equation 2

Магниевый сплав+CaO->Магниевый сплав (матрица)+{Mg₂Ca+Al₂Ca+(Mg,Al, другой элемент сплава)₂Ca}…[выделение O₂+образуется шлак MgO] Как описано выше, настоящее изобретение позволяет получать магниевый сплав более экономично по сравнению со способами получения магниевого сплава согласно имеющемуся уровню техники. Щелочноземельный металл (например, Ca) является относительно дорогостоящим элементом сплава по сравнению с оксидом щелочноземельного металла, что является основным фактором повышения стоимости магниевых сплавов. Также сплав относительно легко получается путем добавления оксида щелочноземельного металла к магнию или магниевому сплаву вместо добавления щелочноземельного металла. С другой стороны, при добавлении химически устойчивого оксида щелочноземельного металла (например, CaO), могут быть достигнуты легирующие свойства, соответствующие или превышающие свойства сплава, полученные при прямом добавлении щелочноземельного металла (например, кальция). То есть кальций, полученный в результате реакции восстановления CaO, добавленного к расплавленному магнию, действует в качестве легирующего элемента для Mg или магниевого сплава. Кроме того, при прямом добавлении щелочноземельного металла к магнию или магниевому сплаву в некоторой степени протекает растворение щелочноземельного металла в магниевом сплаве. С другой стороны, при использовании технологии, описанной в настоящем изобретении, в процессе добавления оксида щелочноземельного металла (CaO) растворение отсутствует или крайне мало по сравнению со степенью растворения при прямом добавлении щелочноземельного металла. Было подтверждено, что при непрямом добавлении Ca в виде CaO по сравнению с прямой добавкой Ca значительно облегчается образование интерметаллических соединений, включая фазу Al₂Ca. Следовательно, для улучшения физических свойств магниевого сплава требуется добавление более чем определенной доли щелочноземельного металла. С другой стороны, при получении магниевого сплава путем добавления оксида щелочноземельного металла можно наблюдать, что физические свойства улучшаются в большей степени, чем при прямом добавлении кальция, это обусловлено тем, что существенное количество щелочноземельного металла, получаемого из оксида щелочноземельного металла, образует интерметаллические соединения с магнием или алюминием (например, Mg₂Ca или Al₂Ca). Было получено подтверждение, что 95% или более интерметаллических соединений, включая Al₂Ca, образуется на границах зерен, а остальная часть, менее 5%, образуется в зернах.Magnesium alloy + CaO-> Magnesium alloy (matrix) + {Mg ₂ Ca + Al ₂ Ca + (Mg, Al, another element of the alloy) ₂ Ca} ... [emission of O ₂ + MgO slag is formed] As described above, the present invention allows to obtain a magnesium alloy is more economical compared to methods for producing a magnesium alloy according to the prior art. Alkaline earth metal (e.g. Ca) is a relatively expensive alloy element compared to alkaline earth metal oxide, which is a major factor in increasing the cost of magnesium alloys. Also, the alloy is relatively easily obtained by adding alkaline earth metal oxide to magnesium or magnesium alloy instead of adding alkaline earth metal. On the other hand, by adding chemically stable alkaline earth metal oxide (e.g., CaO), alloying properties corresponding to or exceeding alloy properties obtained by direct addition of an alkaline earth metal (e.g., calcium) can be achieved. That is, the calcium obtained from the reduction reaction of CaO added to molten magnesium acts as an alloying element for Mg or a magnesium alloy. In addition, with the direct addition of an alkaline earth metal to magnesium or a magnesium alloy, the alkaline earth metal dissolves to some extent in the magnesium alloy. On the other hand, when using the technology described in the present invention, in the process of adding alkaline earth metal oxide (CaO), dissolution is absent or extremely small compared to the degree of dissolution with direct addition of alkaline earth metal. It was confirmed that the indirect addition of Ca as CaO compared to the direct addition of Ca significantly facilitates the formation of intermetallic compounds, including the Al ₂ Ca phase. Therefore, to improve the physical properties of the magnesium alloy, the addition of more than a certain proportion of alkaline earth metal is required. On the other hand, in the preparation of a magnesium alloy by the addition of alkaline earth metal oxide, it can be observed that the physical properties are improved to a greater extent than when direct calcium is added, this is due to the fact that a substantial amount of the alkaline earth metal obtained from the alkaline earth metal oxide forms intermetallic compounds with magnesium or aluminum (e.g. Mg ₂ Ca or Al ₂ Ca). It was confirmed that 95% or more of the intermetallic compounds, including Al ₂ Ca, are formed at grain boundaries, and the rest, less than 5%, is formed in grains.

На фиг.4а показана микрофотография коммерчески доступного магниевого сплава MRI153, и на фиг.4b показана микрофотография сплава Eco-MRI153, полученная согласно настоящему изобретению. Здесь обозначение сплава Eco-MRI153 обозначает магниевый сплав, к которому вместо кальция добавлен CaO для получения содержания кальция, эквивалентного коммерчески доступному магниевому сплаву MRI153, и соответствующее количество кальция вводится в состав магниевого сплава путем реакции восстановления. Значение термина «добавление CaO» в настоящем изобретении подразумевает, что процесс реакции восстановления начинается после добавления CaO. Для варианта реализации сплава на магниевой основе, подходящего для применения при высокой температуре, конечное содержание кальция, полученного с использованием реакции восстановления в результате добавления CaO к расплавленному магнию или магниевому сплаву, составляло 0,98 мас.%. Таким образом, путем добавления прочих легирующих добавок, включающих 7,95 мас.% алюминия (Al), 0,20 мас.% марганца (Мn), 0,27 мас.% стронция (Sr), менее 0,01 мас.% цинка (Zn) и менее 0,01 мас.% олова (Sn), был получен сплав, состав которого эквивалентен составу коммерчески доступного магниевого сплава MRI153.Fig. 4a shows a micrograph of the commercially available magnesium alloy MRI153, and Fig. 4b shows a micrograph of the Eco-MRI153 alloy obtained according to the present invention. Here, the Eco-MRI153 alloy designation refers to a magnesium alloy to which CaO is added instead of calcium to obtain a calcium content equivalent to the commercially available MRI153 magnesium alloy, and the corresponding amount of calcium is introduced into the magnesium alloy by a reduction reaction. The meaning of the term “CaO addition” in the present invention implies that the reduction reaction process begins after CaO is added. For an embodiment of a magnesium-based alloy suitable for high temperature applications, the final calcium content obtained using the reduction reaction by adding CaO to the molten magnesium or magnesium alloy was 0.98 wt.%. Thus, by adding other alloying additives, including 7.95 wt.% Aluminum (Al), 0.20 wt.% Manganese (Mn), 0.27 wt.% Strontium (Sr), less than 0.01 wt.% zinc (Zn) and less than 0.01 wt.% tin (Sn), an alloy was obtained whose composition is equivalent to the composition of the commercially available magnesium alloy MRI153.

Здесь состав коммерчески доступного магниевого сплава MRI153 включает 7,95 мас.% Al, 0,20 мас.% Мn, 0,27 мас.% Sr, менее 0,01 мас.% Zn и менее 0,01 мас.% Sn. Пример сравнения был получен с целью воспроизводства состава сплава MRI153 путем прямого добавления кальция.Here, the composition of the commercially available magnesium alloy MRI153 includes 7.95 wt.% Al, 0.20 wt.% Mn, 0.27 wt.% Sr, less than 0.01 wt.% Zn and less than 0.01 wt.% Sn. An example of a comparison was obtained with the aim of reproducing the composition of the alloy MRI153 by direct addition of calcium.

При сравнении с фиг.4а и 4b можно наблюдать, что магниевый сплав MRI153 (Eco-MRI153), полученный путем добавления CaO, имел более тонкую микроструктуру по сравнению с имеющимся на рынке магниевым сплавом MRI153, полученным путем прямого добавления кальция, кроме того, практически отсутствовали дефекты литья. Для другого варианта реализации изобретения конечное содержание кальция, полученного с использованием реакции восстановления путем добавления CaO к расплавленному магнию или магниевому сплаву, составляло 2,25 мас.%. Путем добавления прочих легирующих добавок, включающих 6,45 мас.% Al, 0,27 мас.% Мn, 0,25 мас.% Sr, менее 0,01 мас.% Zn и менее 0,84 мас.% Sn, был получен сплав (Есо-MRI230), состав которого эквивалентен составу коммерчески доступного магниевого сплава MRI230.When compared with figa and 4b, it can be observed that the magnesium alloy MRI153 (Eco-MRI153) obtained by adding CaO had a finer microstructure compared to the commercially available magnesium alloy MRI153 obtained by direct addition of calcium, in addition, practically there were no casting defects. For another embodiment of the invention, the final calcium content obtained using the reduction reaction by adding CaO to the molten magnesium or magnesium alloy was 2.25 wt.%. By adding other dopants, including 6.45 wt.% Al, 0.27 wt.% Mn, 0.25 wt.% Sr, less than 0.01 wt.% Zn and less than 0.84 wt.% Sn, was an alloy was obtained (Eco-MRI230), the composition of which is equivalent to the composition of the commercially available magnesium alloy MRI230.

Здесь состав коммерчески доступного магниевого сплава MRI230 содержит 6,45 мас.% Al, 2,25 мас.% Ca, 0,27 мас.% Мп, 0,25 мас.% Sr, менее 0,01 мас.% Zn и менее 0,84 маc. % Sn, остальное количество - Mg. Образец сравнения был получен с целью воспроизведения состава сплава MRI230 путем прямого добавления Ca. При сравнении двух сплавов MRI230 (Eco-MRI230 и коммерчески доступного MRI230), следует также понимать, что сплав Eco-MRI230 отличается более тонкой микроструктурой по сравнению с имеющимся на рынке магниевым сплавом MRI230, и в нем практически отсутствуют дефекты литья, как и в приведенном выше примере. Конечный состав магниевого сплава согласно настоящему изобретению может быть изменен в диапазоне, включающем верхний и нижний пределы содержания соответствующих легирующих элементов коммерчески доступных магниевых сплавов MRI153 и MRI230. Например, в случае Al, возможен вариант в диапазоне 6,0-8,0 мас.%, включая нижний и верхний пределы 6,45 мас.% и 7,95 мас.% соответственно. Или же возможен вариант реализации изобретения в диапазоне, включающем 6,0-8,0 мас.% Al, 0,8-2,4 мас.% Ca, 0,1-0,3 мас.% Мn, 0,2-0,3 мас.% Sr, менее 0,04 мас.% Zn и менее 0,9 мас.% Sn. Для варианта реализации изобретения количество добавленного CaO подбирается таким образом, чтобы в конечном магниевом сплаве присутствовал восстановленный кальций в диапазоне концентраций от 0,8 мас.% до 2,4 мас.%. Т.е. количество добавленного Cao может быть подобрано в интервале 1,12-3,36 мас.%, что в 1,4 раза превышает количество Ca.Here, the composition of the commercially available magnesium alloy MRI230 contains 6.45 wt.% Al, 2.25 wt.% Ca, 0.27 wt.% Mn, 0.25 wt.% Sr, less than 0.01 wt.% Zn and less 0.84 wt. % Sn, the rest is Mg. A comparison sample was obtained to reproduce the composition of the MRI230 alloy by direct addition of Ca. When comparing two MRI230 alloys (Eco-MRI230 and commercially available MRI230), it should also be understood that the Eco-MRI230 alloy has a finer microstructure compared to the MRI230 magnesium alloy on the market, and there are practically no casting defects, as in the above above example. The final composition of the magnesium alloy according to the present invention can be changed in a range including the upper and lower limits of the content of the corresponding alloying elements of the commercially available magnesium alloys MRI153 and MRI230. For example, in the case of Al, a variant is possible in the range of 6.0-8.0 wt.%, Including the lower and upper limits of 6.45 wt.% And 7.95 wt.%, Respectively. Or, an embodiment of the invention is possible in the range including 6.0-8.0 wt.% Al, 0.8-2.4 wt.% Ca, 0.1-0.3 wt.% Mn, 0.2- 0.3 wt.% Sr, less than 0.04 wt.% Zn and less than 0.9 wt.% Sn. For an embodiment of the invention, the amount of CaO added is selected so that reduced calcium is present in the final magnesium alloy in a concentration range from 0.8 wt.% To 2.4 wt.%. Those. the amount of Cao added can be selected in the range of 1.12-3.36 wt.%, which is 1.4 times the amount of Ca.

Общее количество добавленного CaO будет в 1,4 раза превышать массу конечного содержания кальция в целевом составе, принимая допущение о том, что все количество CaO восстановлено до кальция. Здесь для введения в состав сплава количества кальция в целевом составе с использованием CaO количество добавленного в магниевый сплав CaO в 1,4 - 1,7 раз превышает конечную целевую массу Ca. Учитывая количество, которое может не прореагировать с расплавленным магниевым сплавом и смешаться со шлаком на поверхности расплавленного магниевого сплава, CaO может быть добавлен в количестве от 1,4 до 1,7 раз больше конечной массы кальция в целевом составе.The total amount of CaO added will be 1.4 times the mass of the final calcium content in the target composition, assuming that the entire amount of CaO is reduced to calcium. Here, for introducing into the alloy composition the amount of calcium in the target composition using CaO, the amount of CaO added to the magnesium alloy is 1.4 - 1.7 times higher than the final target mass of Ca. Given the amount that may not react with the molten magnesium alloy and mix with the slag on the surface of the molten magnesium alloy, CaO can be added in an amount of 1.4 to 1.7 times the final mass of calcium in the target composition.

На фиг.5а-5d показан компонентный анализ микрофотографий, сделанных с помощью просвечивающего электронного микроскопа, для магниевого сплава, полученного путем добавления 1,8 мас.% CaO к магниевому сплаву AZ61 с использованием способа получения согласно настоящему изобретению. На фиг.5а, 5b и 5 с показаны зарегистрированные магниевые, алюминиевые и кальциевые компоненты соответственно. Как показано на микрофотографиях, алюминий и кальций зарегистрированы в одной фазе. Это подразумевает, что кальций диссоциирует из CaO, добавленного к расплавленному магнию, и соединяется с алюминием в составе расплавленного магния с образованием соединения.Figures 5a-5d show a component analysis of micrographs taken by transmission electron microscopy for a magnesium alloy obtained by adding 1.8 wt.% CaO to AZ61 magnesium alloy using the production method of the present invention. 5a, 5b, and 5c show registered magnesium, aluminum, and calcium components, respectively. As shown in microphotographs, aluminum and calcium are detected in one phase. This implies that calcium dissociates from CaO added to the molten magnesium and combines with aluminum in the molten magnesium to form a compound.

Ниже в таблице 2 представлены количественные данные по составу вышеуказанной фазы. Происходило образование соединения с алюминием и кальцием, и, исходя из количественного анализа состава фаз, можно определить, что образовалась фаза Al₂Ca. Высокотемпературные свойства магниевого сплава улучшаются в связи с зернограничным упрочнением из-за образования фазы Al₂Ca и подавлением образования термически неустойчивой β-фазы Mg₁₇Al₁₂. Причиной этого считается наличие однородно распределенных фаз Al₂Ca, которые образовались в связи с добавлением CaO, или других образовавшихся фаз (например, Mg₂Ca и (Mg,Al, другой элемент сплава)₂Ca).Table 2 below provides quantitative data on the composition of the above phase. A compound was formed with aluminum and calcium, and, based on a quantitative analysis of the composition of the phases, it can be determined that the Al ₂ Ca phase was formed. The high temperature properties of the magnesium alloy are improved due to grain boundary hardening due to the formation of the Al ₂ Ca phase and the suppression of the formation of the thermally unstable β-phase Mg ₁₇ Al ₁₂ . The reason for this is the presence of uniformly distributed Al ₂ Ca phases, which were formed in connection with the addition of CaO, or other phases formed (for example, Mg ₂ Ca and (Mg, Al, another element of the alloy) ₂ Ca).

Таблица 2table 2 мас.%wt.% ат.%at.% AlAl 68.7368.73 76.5576.55 CaCa 31.2731.27 23.4523.45 ВсегоTotal 100one hundred 100one hundred

На фиг.6 приведен график, показывающий предел текучести (ПТ) при добавлении CaO к магниевому сплаву. В данном случае условия проведения испытаний на разрыв были следующими: эксперименты производили на образцах для испытаний на разрыв при скорости 1 мм/мин после выдержки в течение 30 минут при 150°C.6 is a graph showing the yield strength (PT) when adding CaO to a magnesium alloy. In this case, the conditions for the tensile tests were as follows: the experiments were performed on samples for tensile testing at a speed of 1 mm / min after exposure for 30 minutes at 150 ° C.

Согласно примеру реализации изобретения эксперименты проводили путем добавления CaO в количестве от 0,5 мас.% до 3,8 мас.% в магниевый сплав АМ60 В. В данных экспериментах кальций вводился в сплав за счет инициирования реакции восстановления, вызываемой добавлением CaO в имеющийся на рынке сплав АМ60 В. При добавлении в магниевый сплав 0,9 мас.% оксида кальция предел текучести составил 140 МПа, а при добавлении в магниевый сплав 1,4 мас.% оксида кальция предел текучести составил 150 МПа. При добавлении в магниевый сплав 3,5 мас.% оксида кальция предел текучести также составил 150 МПа.According to an example embodiment of the invention, the experiments were carried out by adding CaO in an amount of from 0.5 wt.% To 3.8 wt.% In the magnesium alloy AM60 B. In these experiments, calcium was introduced into the alloy by initiating a reduction reaction caused by the addition of CaO to market alloy AM60 Century. When 0.9 wt.% calcium oxide was added to the magnesium alloy, the yield strength was 140 MPa, and when 1.4 wt.% calcium oxide was added to the magnesium alloy, the yield strength was 150 MPa. When 3.5 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, the yield strength was also 150 MPa.

Значения пределов текучести в зависимости от добавленного количества CaO (мас.%) представлены ниже в таблице 3.The values of yield strengths depending on the added amount of CaO (wt.%) Are presented below in table 3.

Таблица 3Table 3 СплавAlloy Количество добавленного CaOAmount of CaO Added Предел текучести, МПаYield Strength, MPa Магниевый сплав (AM60B)Magnesium Alloy (AM60B) 0.5-0.9 мас.%0.5-0.9 wt.% 141-143141-143 1,0-1,4 мас.%1.0-1.4 wt.% 146-151146-151 1,5-1,9 мас.%1.5-1.9 wt.% 147-152147-152 2,0-2,5 мас.%2.0-2.5 wt.% 150-155150-155 2,6-3,2 мас.%2.6-3.2 wt.% 150150 3,3-3,8 мас.%3.3-3.8 wt.% 150-152150-152

В таблице 3 предел текучести, который возможно использовать при высокой температуре 90°C, получен при содержании CaO 0,5-0,9 мас.%, и высокотемпературные характеристики, приемлемые для температуры, большей или равной 150°C, были получены при содержании CaO, большем чем вышеуказанное. Т.е. следует понимать, что предел текучести при высокой температуре относительно выше при добавлении к магниевому сплаву 1,0-3,5 мас.% оксида кальция.In table 3, the yield strength, which can be used at a high temperature of 90 ° C, was obtained at a CaO content of 0.5-0.9 wt.%, And high temperature characteristics acceptable for temperatures greater than or equal to 150 ° C were obtained at a content CaO greater than the above. Those. it should be understood that the yield strength at high temperature is relatively higher when 1.0-3.5 wt.% calcium oxide is added to the magnesium alloy.

На фиг.7 приведен график, отражающий прочность на разрыв (ПР) при добавлении оксида кальция к магниевому сплаву. В данном случае условия проведения испытаний на разрыв были следующими: эксперименты производили на образцах для испытаний на разрыв при скорости 1 мм/мин после выдержки в течение 30 минут при 150°C. Согласно примеру реализации изобретения эксперименты проводили путем добавления CaO в количестве от 0,5 мас.% до 3,8 мас.% в магниевый сплав AM60B. В данных экспериментах кальций вводили в сплав за счет инициирования реакции восстановления, вызываемой добавлением CaO в коммерчески доступный сплав AM60B. При добавлении в магниевый сплав 0,9 мас.% оксида кальция прочность на разрыв составила 225 МПа, а при добавлении в магниевый сплав 1,4 мас.% оксида кальция прочность на разрыв составила 239 МПа. При добавлении в магниевый сплав 3,5 мас.% оксида кальция прочность на разрыв составила 232 МПа.7 is a graph showing the tensile strength (PR) when adding calcium oxide to a magnesium alloy. In this case, the conditions for the tensile tests were as follows: the experiments were performed on samples for tensile testing at a speed of 1 mm / min after exposure for 30 minutes at 150 ° C. According to an example embodiment of the invention, the experiments were carried out by adding CaO in an amount of from 0.5 wt.% To 3.8 wt.% In the magnesium alloy AM60B. In these experiments, calcium was introduced into the alloy by initiating a reduction reaction caused by the addition of CaO to the commercially available alloy AM60B. When 0.9 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, the tensile strength was 225 MPa, and when 1.4 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, the tensile strength was 239 MPa. When 3.5 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, the tensile strength was 232 MPa.

Значения прочности на разрыв в зависимости от добавленного количества CaO (мас.%) представлены ниже в таблице 4.The values of tensile strength depending on the added amount of CaO (wt.%) Are presented below in table 4.

Таблица 4Table 4 СплавAlloy Количество добавленного CaOAmount of CaO Added Прочность на разрыв, МПаTensile strength, MPa Магниевый сплав (AM60B)Magnesium Alloy (AM60B) 0.5-0.9 мас.%0.5-0.9 wt.% 222-224222-224 1,0-1,4 мас.%1.0-1.4 wt.% 225-230225-230 1,5-1,9 мас.%1.5-1.9 wt.% 232-238232-238 2,0-2,5 мас.%2.0-2.5 wt.% 234-239234-239 2,6-3,2 мас.%2.6-3.2 wt.% 232232 3,3-3,8 мас.%3.3-3.8 wt.% 230-232230-232

В таблице 4 прочность на разрыв, которую можно использовать при высокой температуре, равной 90°C, получена при содержании CaO 0,5-0,9 мас.%, и высокотемпературные характеристики, приемлемые для температуры, большей или равной 150°C, были получены при содержании CaO, большем чем вышеуказанное. Т.е. следует понимать, что значения прочности на разрыв при высокой температуре относительно выше при добавлении к магниевому сплаву 1,0-3,5 мас.% оксида кальция.In table 4, the tensile strength that can be used at a high temperature of 90 ° C, obtained at a CaO content of 0.5-0.9 wt.%, And high temperature characteristics acceptable for temperatures greater than or equal to 150 ° C were obtained with a CaO content greater than the above. Those. it should be understood that the tensile strength at high temperature is relatively higher when 1.0-3.5 wt.% calcium oxide is added to the magnesium alloy.

На фиг.8 приведен график, характеризующий изменение удлинения при добавлении оксида кальция к магниевому сплаву. В данном случае условия проведения испытаний на разрыв были следующими: эксперименты производили на образцах для испытаний на разрыв при скорости 1 мм/мин после выдержки в течение 30 минут при 150°C. Согласно примеру реализации изобретения, эксперименты проводили путем добавления CaO в количестве от 0,5 мас.% до 3,8 мас.% в магниевый сплав AM60B. В данных экспериментах кальций вводили в сплав за счет инициирования реакции восстановления, вызываемой добавлением CaO в имеющийся на рынке сплав AM60B.On Fig shows a graph characterizing the change in elongation when adding calcium oxide to a magnesium alloy. In this case, the conditions for the tensile tests were as follows: the experiments were performed on samples for tensile testing at a speed of 1 mm / min after exposure for 30 minutes at 150 ° C. According to an example implementation of the invention, the experiments were carried out by adding CaO in an amount of from 0.5 wt.% To 3.8 wt.% In the magnesium alloy AM60B. In these experiments, calcium was introduced into the alloy by initiating a reduction reaction caused by the addition of CaO to the marketed alloy AM60B.

Как показано на фиг.8, при добавлении в магниевый сплав 0,9 мас.% оксида кальция были получены значения удлинения в диапазоне от 13% до 14%, а при добавлении в магниевый сплав 1,4 мас.% оксида кальция были получены значения удлинения в диапазоне от 14% до 15%. При добавлении в магниевый сплав 3,5 мас.% оксида кальция удлинение составило 14%.As shown in Fig. 8, when 0.9 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, elongation values ranging from 13% to 14% were obtained, and when 1.4 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, values were obtained elongations ranging from 14% to 15%. When 3.5 wt.% Calcium oxide was added to the magnesium alloy, the elongation was 14%.

Зависимость удлинения от содержания CaO в мас.% представлена ниже в таблице 5.The dependence of elongation on the content of CaO in wt.% Are presented below in table 5.

Таблица 5Table 5 СплавAlloy Количество добавленного CaOAmount of CaO Added Удлинение, %Elongation,% Магниевый сплав (AM60B)Magnesium Alloy (AM60B) 0.5-0.9 мас.%0.5-0.9 wt.% 13-1413-14 1,0-1,4 мас.%1.0-1.4 wt.% 14-1514-15 1,5-1,9 мас.%1.5-1.9 wt.% 15fifteen 2,0-2,5 мас.%2.0-2.5 wt.% 14-1514-15 2,6-3,2 мас.%2.6-3.2 wt.% 15fifteen 3,3-3,8 мас.%3.3-3.8 wt.% 14-1514-15

На фиг.9 приведен график сравнения механических свойств при комнатной температуре у магниевых сплавов, состав которых соответствует сплавам Eco-MRI153 и Eco-MRI230 и полученных с добавлением CaO, и магниевых сплавов, состав которых соответствует сплавам MRI153 и MRI230 и полученных с использованием Ca.Figure 9 shows a graph comparing the mechanical properties at room temperature for magnesium alloys, the composition of which corresponds to the alloys Eco-MRI153 and Eco-MRI230 and obtained with the addition of CaO, and magnesium alloys, the composition of which corresponds to the alloys MRI153 and MRI230 and obtained using Ca.

Как показано на фиг.9, было обнаружено, что сплавы на магниевой основе, подходящие для применения при высокой температуре (Eco-MRI153 и Eco-MRI230), согласно настоящему изобретению характеризуются повышенными значениями пределов текучести, прочности на разрыв и удлинения по сравнению со сплавами MRI153 и MRI230 даже при комнатной температуре. Т.е. сплавы Eco-MRI153 и Eco-MRI230 отличаются лучшими механическими свойствами при комнатной температуре по сравнению со сплавами MRI153 и MRI230, полученными с использованием Ca.As shown in FIG. 9, it was found that magnesium-based alloys suitable for high temperature applications (Eco-MRI153 and Eco-MRI230) according to the present invention are characterized by higher yield strengths, tensile strength and elongation compared to alloys MRI153 and MRI230 even at room temperature. Those. Eco-MRI153 and Eco-MRI230 alloys are characterized by better mechanical properties at room temperature compared to MRI153 and MRI230 alloys obtained using Ca.

На фиг.10 представлен график сравнения механических свойств при высокой температуре для магниевого сплава MRI153, полученного с использованием CaO, и MRI153, полученного с использованием кальция.10 is a graph comparing mechanical properties at high temperature for a magnesium alloy MRI153 made using CaO and MRI153 made using calcium.

Как показано на фиг.10, было обнаружено, что сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре (Eco-MRI153), согласно настоящему изобретению характеризуется повышенными значениями пределов текучести и прочности на разрыв по сравнению со сплавом MRI153 даже при высокой температуре (150°C). Удлинение при комнатной температуре для сплава Eco-MRI153 согласно настоящему изобретению было ниже, чем для сплава MRI153. Следует понимать, что изменение удлинения при высокой температуре мало, в результате чего сплав на магниевой основе согласно настоящему изобретению характеризуется стабильными механическими свойствами даже при изменениях температуры. Таким образом, сплав на магниевой основе, полученный с использованием CaO согласно настоящему изобретению, имеет хорошие значения удлинения одновременно с хорошими значениями предела текучести и прочности на разрыв даже при высокой температуре.As shown in FIG. 10, it was found that a magnesium-based alloy suitable for use at high temperature (Eco-MRI153) according to the present invention is characterized by higher yield strengths and tensile strengths compared to MRI153 alloy even at high temperature ( 150 ° C). The elongation at room temperature for the Eco-MRI153 alloy according to the present invention was lower than for the MRI153 alloy. It should be understood that the change in elongation at high temperature is small, as a result of which the magnesium-based alloy according to the present invention is characterized by stable mechanical properties even with temperature changes. Thus, the magnesium-based alloy obtained using CaO according to the present invention has good elongation values at the same time as good yield strength and tensile strength even at high temperature.

На фиг.11 представлен график сравнения пределов текучести при комнатной и высокой температуре для сплава Eco-MRI153, где содержание кальция регулируется непрямым образом путем добавления CaO, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулируется путем прямого добавления кальция. Видно, что для сплава Eco-MRI153 предел текучести при высокой температуре увеличился на 8% по сравнению со сплавом MRI153.11 is a graph comparing yield strengths at room and high temperature for the Eco-MRI153 alloy, where the calcium content is indirectly controlled by adding CaO, and the MRI153 magnesium alloy, in which the content is controlled by the direct addition of calcium. It can be seen that for the Eco-MRI153 alloy, the yield strength at high temperature increased by 8% compared with the MRI153 alloy.

На фиг.12 представлен график сравнения прочности на разрыв при комнатной и высокой температуре для сплава Eco-MRI153, где содержание кальция регулируется непрямым образом путем добавления CaO, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулируется путем добавления кальция. Видно, что сплав Eco-MRI153, полученный путем добавления CaO, отличается более высокими значениями пределов текучести и прочности на разрыв при комнатной и высокой температуре (150°C) по сравнению со сплавом MRI153, характеризующимся тем же составом и полученным путем прямого добавления кальция. Видно, что для сплава Eco-MRI153 значения прочности на разрыв при высокой температуре увеличились на 8% по сравнению со сплавом MRI153. В частности, с точки зрения прочности на разрыв при высокой температуре на фиг.11, подтверждается значительное ее улучшение для сплава Eco-MRI153 при регулировании состава с помощью CaO согласно настоящему изобретению.12 is a graph comparing tensile strength at room and high temperature for the Eco-MRI153 alloy, where the calcium content is indirectly controlled by adding CaO, and the MRI153 magnesium alloy, in which the content is controlled by adding calcium. It can be seen that the Eco-MRI153 alloy obtained by adding CaO has higher yield strengths and tensile strengths at room and high temperatures (150 ° C) compared to the MRI153 alloy, which has the same composition and obtained by direct addition of calcium. It can be seen that for the Eco-MRI153 alloy, the tensile strength at high temperature increased by 8% compared to the MRI153 alloy. In particular, from the point of view of tensile strength at high temperature in FIG. 11, its significant improvement is confirmed for the Eco-MRI153 alloy when adjusting the composition with CaO according to the present invention.

На фиг.13 представлен график сравнения удлинения при комнатной и высокой температуре между сплавом Eco-MRI153, где содержание кальция регулируется непрямым образом путем добавления CaO, и магниевым сплавом MRI153, в котором содержание регулируется путем добавления кальция.13 is a graph comparing elongation at room and high temperature between the Eco-MRI153 alloy, where the calcium content is indirectly controlled by adding CaO, and the MRI153 magnesium alloy, in which the content is controlled by adding calcium.

В случае удлинения при комнатной температуре, значения удлинения для сплава Есо-MRI153, полученного путем добавления CaO, были выше, чем у сплава MRI153 с тем же составом, полученным путем прямого добавления кальция. С другой стороны, при высокой температуре удлинение сплава Eco-MRI153, полученного путем добавления CaO, были ниже, чем в случае прямого добавления кальция. Видно, что для сплава Eco-MRI153 значения удлинения при высокой температуре уменьшились на 42% по сравнению со сплавом MRI153. В частности, удлинение при высокой температуре при 150°C для сплава Eco-MRI153 было исключительно мало при регулировании состава путем добавления CaO. Т.е. изменение удлинения в зависимости от температуры для сплава Eco-MRI153, полученного путем добавления CaO, было ниже, чем у MRI153, полученного путем прямого добавления кальция.In the case of elongation at room temperature, the elongation values for the Eco-MRI153 alloy obtained by adding CaO were higher than for the MRI153 alloy with the same composition obtained by direct addition of calcium. On the other hand, at high temperature, the elongation of the Eco-MRI153 alloy obtained by the addition of CaO was lower than in the case of direct addition of calcium. It can be seen that for the Eco-MRI153 alloy, the elongation at high temperature decreased by 42% compared to the MRI153 alloy. In particular, elongation at high temperature at 150 ° C for the Eco-MRI153 alloy was extremely small when adjusting the composition by adding CaO. Those. the change in elongation as a function of temperature for the Eco-MRI153 alloy obtained by adding CaO was lower than that of MRI153 obtained by direct addition of calcium.

На фиг.14 представлен график равнения значений деформаций ползучести (200 ч, 50 МПа и 150°C) для магниевого сплава Eco-MRI153, где содержание кальция регулируется непрямым образом путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулируется путем добавления кальция в соответствии со сравнительным примером.On Fig presents a graph of the alignment of the values of creep strain (200 h, 50 MPa and 150 ° C) for the magnesium alloy Eco-MRI153, where the calcium content is indirectly controlled by adding CaO according to the present invention, and the magnesium alloy MRI153, in which the content is regulated by adding calcium in accordance with a comparative example.

Лучшие значения деформации ползучести были характерны для сплава Eco-MRI153, полученного путем добавления CaO, по сравнению со сплавом MRI153, полученным путем добавления кальция. Т.е. деформация ползучести (удлинение) для сплава Есо-MR153 была меньше.The best values of creep strain were characteristic of the Eco-MRI153 alloy obtained by adding CaO, compared with the MRI153 alloy obtained by adding calcium. Those. creep strain (elongation) for the Eco-MR153 alloy was less.

На фиг.15 приведен график сравнения значений деформаций ползучести (200 ч, 70 МПа и 175°C) для сплава MRI153 (Eco-MRI153), где содержание кальция регулируется путем добавления CaO согласно настоящему изобретению, и магниевого сплава MRI153, в котором содержание регулируется путем добавления кальция в соответствии со сравнительным примером.FIG. 15 is a graph comparing creep strain values (200 h, 70 MPa and 175 ° C.) for the MRI153 alloy (Eco-MRI153), where the calcium content is controlled by adding CaO according to the present invention, and the MRI153 magnesium alloy, in which the content is controlled by adding calcium in accordance with a comparative example.

Лучшие значения устойчивости к ползучести при высокой температуре были характерны для сплава Eco-MRI230, полученного путем добавления CaO, по сравнению со сплавом MRI230, полученным путем добавления кальция. Т.е. деформация ползучести для сплава Eco-MR230 была меньше.The best values of creep resistance at high temperature were characteristic of the Eco-MRI230 alloy obtained by adding CaO, compared with the MRI230 alloy obtained by adding calcium. Those. the creep strain for the Eco-MR230 alloy was less.

Как описано выше, при добавлении CaO в коммерчески доступный магниевый сплав согласно настоящему изобретению, возможно последующее непрямое добавление в него кальция. Таким образом, результаты показывают, что физические свойства магниевого сплава при высокой температуре улучшаются. Микроструктура магниевого сплава, полученного с добавлением CaO, становится более мелкой, и фазы Mg2Ca, Al₂Ca или (Mg, Al)₂Ca образуются однородно. Подавляется образование термически неустойчивой β-фазы Mg₁₇Al₁₂ и значительно снижается количество дефектов литья. В результате увеличиваются значения предела текучести и прочности на разрыв магниевого сплава при высокой температуре. С точки зрения удлинения подавляется быстрый рост удлинения при высокой температуре2 в отличие от обычных магниевых сплавов. Т.е. снижается удлинение и деформация ползучести при высокой температуре, в результате чего повышается сопротивление ползучести при высокой температуре.As described above, when CaO is added to a commercially available magnesium alloy according to the present invention, subsequent indirect addition of calcium to it is possible. Thus, the results show that the physical properties of the magnesium alloy are improved at high temperature. The microstructure of the magnesium alloy obtained with the addition of CaO becomes finer, and the phases Mg2Ca, Al ₂ Ca or (Mg, Al) ₂ Ca are formed uniformly. The formation of the thermally unstable β-phase of Mg ₁₇ Al ₁₂ is suppressed and the number of casting defects is significantly reduced. As a result, the yield strength and tensile strength of the magnesium alloy at high temperature increase. From the point of view of elongation, the rapid increase in elongation at high temperature is suppressed2, in contrast to conventional magnesium alloys. Those. the elongation and deformation of creep at high temperature is reduced, resulting in increased creep resistance at high temperature.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты его реализации, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны различные изменения по форме и в деталях, не выходящие за рамки настоящего изобретения, охарактеризованного в пунктах прилагаемой формулы изобретения. Следовательно, объем изобретения определяется не подробным описанием изобретения, а представленными пунктами формулы изобретения, и все различные варианты, находящиеся в пределах объема изобретения, считаются включенными в настоящее изобретение.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will understand that various changes in form and detail are possible without departing from the scope of the present invention described in the appended claims. Therefore, the scope of the invention is determined not by the detailed description of the invention, but by the claims presented, and all the various variations that are within the scope of the invention are considered to be included in the present invention.

Claims

1. A method of producing a magnesium-based alloy used in a high temperature environment, including:
melting magnesium (Mg) or magnesium alloy to obtain a liquid phase;
adding from 0.5 wt.% to 4.0 wt.% calcium oxide (CaO) on the surface of the melt in which the molten magnesium or magnesium alloy is located;
surface mixing for at least 1 second per 0.1 wt.% CaO added, ensuring that CaO is substantially completely consumed in the magnesium or magnesium alloy during the surface reduction reaction between the melt and CaO;
the formation of a compound of calcium (Ca) with a metal or other alloying elements in a magnesium-based alloy as a result of the reaction of at least a portion of the calcium (Ca) resulting from the surface reduction reaction; and
melt cure.

2. The method according to p. 1, comprising adding CaO to the surface of the melt, the amount of which is 1.4 times more by mass than the final mass of calcium in the target composition.

3. The method according to p. 1, characterized in that the amount of added CaO is in the range of 1.0-3.5 wt.%.

4. The method according to p. 1, characterized in that calcium is formed in an amount of 0.8-2.4 wt.%.

5. The method according to p. 4, characterized in that the final composition of the magnesium alloy contains 6.0-8.0 wt.% Aluminum (Al), 0.1-0.3 wt.% Manganese (Mn), 0.2 -0.3 wt.% Strontium (Sr), less than 0.04 wt.% Zinc (Zn), less than 0.9 wt.% Tin (Sn), the rest is magnesium (Mg).

6. The method according to p. 1, characterized in that the obtained compound contains at least one compound from Mg ₂ Ca, Al ₂ Ca and (Mg, Al) ₂ Ca.

7. The method according to p. 1, further comprising a stage of casting of the melt.

8. A magnesium-based alloy used in a high-temperature medium, characterized in that said magnesium-based alloy is obtained by adding from 0.5 wt.% To 4.0 wt.% CaO to molten magnesium or a magnesium alloy, surface mixing for at least 1 second per 0.1 wt.% CaO added, ensuring that CaO is substantially completely consumed in the magnesium or magnesium alloy during the surface reduction reaction between the melt and CaO and the melt is solidified, said magnesium alloy ove comprises the compound obtained in the combination of Ca with Mg or other alloying elements in the alloy based on magnesium.

9. The magnesium-based alloy according to claim 8, characterized in that the amount of CaO added is in the range of 1.0-3.5 wt.%.

10. The magnesium-based alloy according to claim 8, characterized in that calcium is formed in an amount of 0.8-2.4 wt. %

11. The magnesium-based alloy according to claim 10, characterized in that the composition of the magnesium alloy contains 6.0-8.0 wt.% Al, 0.1-0.3 wt.% Mn, 0.2-0.3 wt.% Sr, less than 0.04 wt.% Zn, less than 0.9 wt.% Sn, the rest is Mg.

12. The magnesium-based alloy according to claim 8, characterized in that the obtained compound contains at least one compound of Mg ₂ Ca, Al ₂ Ca and (Mg, Al) ₂ Ca.

13. A magnesium-based alloy used in a high-temperature medium, characterized in that said magnesium-based alloy is obtained by adding from 0.5 wt.% To 4.0 wt.% CaO to molten magnesium or a magnesium melt, surface mixing for at least 1 second per 0.1 wt.% CaO added, providing substantially complete CaO consumption in magnesium or magnesium alloy during the surface reduction reaction between the melt and CaO and melt solidification,
moreover, the specified magnesium-based alloy contains 6.0-8.0 wt.% Al, 0.1-0.3 wt.% Mn, 0.2-0.3 wt.% Sr, less than 0.04 wt.% Zn, less than 0.9 wt.% Sn, the rest is Mg and the compound obtained by combining Ca with Mg or other alloying elements in a magnesium-based alloy.

14. The magnesium-based alloy according to claim 13, characterized in that the amount of CaO added is in the range of 1.0-3.5 wt.%.

15. The magnesium-based alloy according to claim 13, characterized in that Ca is formed in an amount of 0.8-2.4 wt.%.

16. The magnesium-based alloy according to claim 13, characterized in that the obtained compound contains at least one compound of Mg ₂ Ca, Al ₂ Ca and (Mg, Al) ₂ Ca.