一种高强韧性压铸镁合金制造技术

本发明专利技术公开了一种高强韧性压铸镁合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Al为9.5％

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧性压铸镁合金


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，具体涉及一种高强韧性压铸镁合金。

技术介绍

[0002]镁及其合金密度低、比强度和比刚度高、阻尼和减震性能高、导热及电磁屏蔽性优良、铸造及机加工艺性能好，且具有丰富的资源支撑，成为最具潜力的金属材料之一，在地面交通工具、航空航天、3C产品等领域具有广阔的应用前景。
[0003]采用压铸的方式制备镁合金，工艺更加简单，成本更加低廉，应用较为普遍。有数据表明，铸造镁合金中有大约90%为压铸镁合金，但压铸镁合金相对性能较低。因此学术界工程界都在致力追求获得低成本高性能的压铸镁合金。Mg
‑
Al系作为应用最广泛的压铸镁合金体系，商用AZ91D与AM60压铸合金的综合力学性能不能满足部分工况下的服役要求。要提高Mg
‑
Al系合金性能，可以通过合金化与热处理手段。Ca元素作为一种有效的晶粒细化元素，加入Mg
‑
Al系合金中会形成室温下稳定的第二相，提高了合金的性能。Sr元素对合金的基体与二次相的形态、数量、分布都有明显的改善，Sr元素的添加可以改善Mg
‑
Al
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Ca合金各方面性能的不足。故常规压制镁合金中，通常会考虑添加上述元素以改善镁合金性能。同时对压铸镁合金热处理是提高压铸件性能的重要手段。针对Mg
‑
Al
‑
Ca系合金，通常会采用常规T6与T5热处理手段提升其性能。但常规压铸镁合金，其室温下抗拉强度和伸长率性能仍然有限，很难得到提高，无法应用于一些对延展性要求较高的场合。
[0004]CN108118226曾公开了一种高导热、耐蚀、耐热压铸镁合金及其制造方法，CN110195181B曾公开了一种具有高温耐热性能的压铸镁合金及其制造方法；均能够获得整体性能较好的压铸镁合金，但其塑性延展性能仍然较差。通常室温下抗拉强度很难超过290 MPa，伸长率（延伸率）很难超过8%。而要获得更高性能的镁合金，通常需要更复杂的工艺和配方，生产成本较高。
[0005]故如何提供一种能够具有更好的室温下延展性能的压铸镁合金，以降低高性能镁合金生产成本，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种在室温下具有更好的延展性能的高强韧性压铸镁合金，以降低高性能镁合金的生产成本。
[0007]了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种高强韧性压铸镁合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成： Al为9.5％
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10.4％、Ca为1.0％
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3.0％、Mn为0.1％
‑
0.6％、Sr为0.01％
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0.3％，其余为Mg及杂质元素。
[0008]本方案的镁合金由特定比例的Al、Ca、Mn、Sr、Mg和杂质组成，属于压铸Mg
‑
Al系合金。其中，杂质元素指在制备合金的过程中由制备合金的原料带入的不可避免的杂质元素，即存在于金属中的但并非有意加入或保留的金属或非金属元素。其中Mn的添加可以提高合
金强度，提高抗锈蚀性能。Ca元素作为一种有效的晶粒细化元素，加入Mg
‑
Al系合金中会形成室温下稳定的第二相，并且Mg
‑
Al系合金中原有Mg
17
Al
12
相会被高热稳定C36
‑
(Mg,Al)2Ca相、C15
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Al2Ca相以及C14
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Mg2Ca相所替代，提高合金高热稳定性。Sr元素对合金的基体与二次相的形态、数量、分布都有明显的改善，Sr元素的添加可以改善Mg
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Al
‑
Ca合金各方面性能的不足。本镁合金配方中，Al的含量为9.5％
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10.4％，Al含量过高会对合金性能产生不利影响；铝含量过低，会降低合金的流动性，进而影响合金的铸造性能，且会降低合金延展性能。同时配方中Sr的含量为0.01％
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0.3％，如果低于0.01％难以起到该成分的效果，但如果高于0.3％，会导致α
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Mg基体粗化严重，且由于Al4Sr相的形成和Sr原子的消耗，合金出现过变质，这样就会降低合金延展性能。
[0009]优选的，不可避免的杂质元素的质量百分数为0％
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0.15％。可以更好地避免杂质对性能的影响。
[0010]进一步地，各元素百分比含量为：Al为10％、Ca为3％、Mn为0.3％、Sr为0.1％，其余为Mg及杂质元素。
[0011]经试验，上述优化比例含量，能够使得产品性能效果更优。
[0012]进一步地，按照以下方法步骤制备：S1.按镁合金各元素质量比例配置原料；S2.将步骤S1中所述原料混合，然后熔炼得到熔体；S3.使用步骤S2中所述熔体进行真空压铸，得到压铸件；S4.对步骤S3中所述压铸件进行等温热处理，得到高强韧性压铸镁合金。
[0013]这样，操作降低，加工方便，成本低廉。其中第四步是对室温下的压铸件重新升温后做等温热处理，可以很有效地改善和提升镁合金在室温下延展性能，获得低成本但具有高强韧性的真空压铸镁合金。
[0014]作为优选，步骤S1具体为：按照选定的质量百分数取纯Mg、纯Al、Mg
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Ca中间合金、Mg
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Mn中间合金、Mg
‑
Sr中间合金配置原料。
[0015]这样，部分成分以中间合金方式加入，是为了便于加入某些熔点较高且不易溶解或易氧化、挥发的合金元素，以便更准确地控制成分。此外，使用中间合金作炉料，可以避免溶体过热、缩短熔炼时间、降低熔损。
[0016]作为优选，在步骤S2之前对步骤S1配置的原料进行预热，具体为：将步骤S1中所述纯Mg、所述纯Al、所述Mg
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Ca中间合金、所述Mg
‑
Mn中间合金、所述Mg
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Sr中间合金于100
‑
200℃下预热5
‑
12h。
[0017]这样，先进行预热，是为了去除原料中的水分。这是由于镁与水的反应非常激烈，反应生成氧化镁并释放大量的热，生成的氢气会与周围的氧迅速化合生成水，水受热急剧汽化膨胀，导致爆炸。
[0018]作为优选，步骤S2具体包括：（1）采用无溶剂精炼方法，使纯镁熔体加热至650
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780℃，用加料工具将称量好的步骤S1中其余原料依次加入镁熔体的中上部；（2）搅拌5
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30分钟，使原料在镁熔体中充分流动并反应；（3）保温并静置30
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120分钟，使原料在镁熔体中反应，达到静置精炼的目的。
[0019]这样能够获得更好地精炼效果，方便后续压铸。
[0020]作为优选，在保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧性压铸镁合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Al为9.5％
‑
10.4％、Ca为1.0％
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3.0％、Mn为0.1％
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0.6％、Sr为0.01％
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0.3％，其余为Mg及杂质元素。2.如权利要求1所述的高强韧性压铸镁合金，其特征在于，不可避免的杂质元素的质量百分数为0％
‑
0.15％。3.如权利要求1所述的高强韧性压铸镁合金，其特征在于，各元素百分比含量为：Al为10％、Ca为3％、Mn为0.3％、Sr为0.1％，其余为Mg及杂质元素。4.如权利要求1所述的高强韧性压铸镁合金，其特征在于，按照以下方法步骤制备：S1.按镁合金各元素质量比例配置原料；S2.将步骤S1中所述原料混合，然后熔炼得到熔体；S3.使用步骤S2中所述熔体进行真空压铸，得到压铸件；S4.对步骤S3中所述压铸件进行等温热处理，得到高强韧性压铸镁合金。5.如权利要求4所述的高强韧性压铸镁合金，其特征在于，步骤S1具体为：按照选定的质量百分数取纯Mg、纯Al、Mg
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Ca中间合金、Mg
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Mn中间合金、Mg
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Sr中间合金配置原料；在步骤S2之前对步骤S1配置的原料进行预热，具体为：将步骤S1中所述纯Mg、所述纯Al、所述Mg
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Ca中间合金、所述Mg
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Mn中间合金、所述Mg
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Sr中间合金于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：游国强，周凯旋，王磊，曾升，李琪，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：