一种用于Mg-Al系铸造镁合金热处理强化的固溶处理方法技术

本发明专利技术提出一种用于Ｍｇ－Ａｌ系铸造镁合金热处理强化的固溶处理方法，它是在熔剂或气体保护下将一定成分的Ｍｇ－Ａｌ系铸造镁合金按成分配比熔化后升温到７００～７２０℃后，捞去合金液表面浮渣，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温１２～１７小时，然后快速取出淬入水中。本方法由于将铸造过程和热处理过程有机结合，有效解决了因重新加热的加热方式和加热速率控制不当带来的问题；可以保证在较短的时间内获得较大的过饱和固溶度度，为后续时效处理奠定了很好的组织基础；同时，较短的固溶保温时间带来的能源效益也是十分显著的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种镁合金热处理强化方法，属于金属材料类及冶金领域。
技术介绍
现代社会，能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。为了降低能耗，减少汽车尾气造成的环境污染，汽车的轻量化成为世界各大汽车厂商极力追求的目标之一。而镁合金作为最轻质的工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼减振降燥能力强、能屏蔽电磁辐射和易于回收利用等优点，使其特别适合于汽车、摩托车等交通工具和计算机、通讯、仪器仪表和军事等领域的应用，被誉为21世纪“绿色结构材料”。自20世纪90年代以来，镁合金在世界汽车工业中的应用正以每年约20％的速度增长，这其中又以AZ和AM两个Mg-Al系铸造镁合金的应用最为广泛。但目前国内外现有Mg-Al系铸造镁合金的力学性能还难以满足当前及今后汽车、飞机等运载机械零部件工业的发展要求。因此，人们正从合金成分优化、细化变质处理及热处理等方面对Mg-Al系铸造镁合金进行研究，以期提高其综合力学性能。而在改善Mg-Al系铸造镁合金力学性能的各种工艺措施中，由于热处理可以最大限度的发挥合金的性能潜能，因此对于Mg-Al系铸造镁合金的热处理强化国内外一直给以了广泛的关注和高度的重视。众所周知，Mg-Al系铸造镁合金的热处理一般包括固溶处理和时效处理两个工序，其中固溶处理是合金后续时效处理的基础和关键，因此如何通过工艺控制获得满意的固溶处理效果对于Mg-Al系铸造镁合金的热处理强化就显得尤为关键。目前，国内外对于Mg-Al系铸造镁合金金的固溶处理已进行了一定的研究，并建立了一些相关的理论和工程应用的工艺规范，但这些已得到应用的固溶处理工艺都是在Mg-Al系铸造镁合金冷却到室温后重新加热到固溶处理温度条件下进行的。由于需要重新加热，很明显，这些已开发出来的固溶处理工艺存在加热和保温时间长、能源消耗大等问题，此外，还必须严格控制Mg-Al系铸造镁合金的加热方式和加热速度等工艺因素，因为一旦加热方式和加热速度选择不当，将会产生加热不均，难以保证合金过饱和固溶度的均匀性，导致合金的综合力学性能受到影响，从而使得固溶处理在Mg-Al系铸造镁合金热处理强化中的作用难以发挥到最大的限度。因此如何避开Mg-Al系铸造镁合金现有固溶处理工艺的不足，研究开发新型的固溶处理方法对于最大限度地发挥热处理对Mg-Al系铸造镁合金的强化作用就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有Mg-Al系铸造镁合金固溶处理方法的不足，提出一种用于Mg-Al系铸造镁合金热处理强化的固溶处理方法，采用这种方法既可以节约能源、缩短固溶保温时间、且不影响热处理强化效果，从而有助于进一步扩大热处理强化在Mg-Al系铸造镁合金中的应用。为了实现上述目的，本专利技术提出一种将Mg-Al系铸造镁合金的铸造过程和热处理过程有机结合的固溶处理方法。它是在熔剂或气体保护下将一定成分的Mg-Al系铸造镁合金按成分配比熔化后升温到700～720℃后，捞去合金液表面浮渣，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温12～17小时，然后快速取出淬入水中。从图1可以看到，Mg-Al系铸造镁合金传统固溶处理方法是在合金铸造冷却到室温后，然后再重新加热到固溶处理温度保温一定的时间，然后进行水淬。而本专利技术提出的固容处理方法则是在合金铸造冷却过程中进行固溶处理，即在合金温度降到固相线温度以下的固溶处理温度时随即保温一定的时间，然后进行水淬，见图2所示。显然，本专利技术提出的固溶处理方法由于将铸造过程和热处理过程有机结合，避免了原有固溶处理方法在合金凝固冷却后重新加热这一工艺过程，有效解决了因重新加热的加热方式和加热速率控制不当带来的问题；而且由于Mg-Al系铸造镁合金凝固冷却和固溶处理处于连续过程之中，使得合金一直处于温度较高的状态，内部原子的扩散能力强，加之一些低熔点合金相还未完全析出，因此可以保证在较短的时间内获得较大的过饱和固溶度度，为后续时效处理奠定了很好的组织基础。同时，较短的固溶保温时间带来的能源效益也是十分显著的。附图说明图1是传统固溶处理方法的温度-时间关系示意图。图2是本专利技术提出的固溶处理方法的温度-时间关系示意图。具体实施例方式以下通过具体的三个实施例对本专利技术的技术方案和效果作进一步的阐述。实施例1在熔剂或气体保护下将Mg-6Al-Zn-0.7Si-0.25Mn合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的415℃固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温15小时，然后快速取出淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本专利技术提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本专利技术提出方法可以节约25％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能还有一定程度的提高。实施例2在熔剂或气体保护下将Mg-9Al-1Zn-0.25Mn合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的420℃固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温17小时，然后快速取出淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本专利技术提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本专利技术提出方法可以节约15％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能还有一定程度的提高。实施例3在熔剂或气体保护下将Mg-4Al-8Zn-0.25Mn合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的340℃固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温12小时，然后快速取出淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本专利技术提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本专利技术提出方法可以节约40％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能还有一定程度的提高。表1工艺及测试结果对比表 权利要求1.一种用于Mg-Al系铸造镁合金热处理强化的固溶处理方法，在熔剂或气体保护下将Mg-Al系铸造镁合金按成分配比熔化后升温到700～720℃后，捞去合金液表面浮渣，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温12～17小时，然后快速取出淬入水中。2.根据权利要求1所述的固溶处理方法，其特征在于所述的铸造为金属型重力铸造。全文摘要本专利技术提出，它是在熔剂或气体保护下将一定成分的Mg－Al系铸造镁合金按成分配比熔化后升温到700～720℃后，捞去合金液表面浮渣，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温12～17小时，然后快速取出淬入水中。本方法由于将铸造过程和热处理过程有机结合，有效解决了因重新加热的加热方式和加热速率控制不当带来的问题；可以保证在较短的时间内获得较大的过饱和固溶度度，为后续时效处理奠定了很好的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于Ｍｇ－Ａｌ系铸造镁合金热处理强化的固溶处理方法，在熔剂或气体保护下将Ｍｇ－Ａｌ系铸造镁合金按成分配比熔化后升温到７００～７２０℃后，捞去合金液表面浮渣，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金在保护气氛下保温１２～１７小时，然后快速取出淬入水中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明波，潘复生，汤爱涛，麻彦龙，胡红军，
申请(专利权)人：重庆工学院，
类型：发明
国别省市：85[]