【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料加工领域，具体涉及为一种高强挤压铸造镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、为了减少能源消耗和环境污染，结构件加速向轻量化发展。镁合金的密度约为铝的2/3、钢的1/4、钛的1/3，同时还具有良好的比强度、比刚度、抗冲击能力等，逐渐被用于替代传统的铝/铜/钛/钢制结构件。根据加工方式，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金，而铸造镁合金因其制备工艺简单、成本低廉、生产周期短、市场占比高。随着航天飞行器、汽车、高速列车等运力不断提高，对结构件强度提出了更高的需求。然而，铸造镁合金强度相对铝/铜/钛合金等较低，应用性受到了限制。目前，大部分铸造镁合金以重力铸造和压铸为主。重力铸造易导致晶粒/相粗大、分布不均，元素偏析和铸造缺陷严重。压铸铸造易卷气形成气孔缺陷，导致后期不可热处理强化，压铸设备管芯昂贵，模具寿命低。高强mg-zn系铸造镁合金组成合金元素多，物相复杂，晶粒尺寸难以进一步细化。由于元素之间易发生相互反应，合金化时易形成粗大、高熔点共晶相，产生严重应力集中，限制了力学性能的提升。由于直接铸造的铸件组织均匀性差，第二相尺寸粗大，边缘尖锐，缺乏良好的力学性能，需进行进一步加工。此外，现有技术报道的铸造镁合金需要经过高温长时间热处理，而在高温情况下，需要惰性气体保护，否则会发生过烧损和燃烧，并且在高温长时间处理下，较难实现固溶溶质充分析出，并且析出相尺寸粗大、密度低，合金强化效果差。目前，高强铸造镁合金主要以镁稀土合金为主，该合金需要加入大量稀土元素，但镁合金屈服强度和抗拉强度较难同时满足生产需求。因此，如何通过降低合金
技术实现思路
1、为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种高强挤压铸造镁合金，按照质量百分比计算，所述合金由以下合金元素组成：zn：8～8.5％、al：1～1.5％、cu：0.4～0.6％、mn：0.5～0.7％、sn：0.5～0.9％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为mg；它的制备方法包括如下步骤：
2、(1)按照合金组分质量百分比配料，采用纯mg、纯al、纯zn、纯sn、al-50wt.％cu、mg-3wt.％mn中间合金为原料，并打磨去除其表面氧化物和污垢，将纯mg、纯al、纯zn、纯sn、al-50wt.％cu、mg-3wt.％mn中间合金在400～450℃下预热1～3h，在体积比为8-10:1的co2和sf6混合气体保护下，将纯mg在680～730℃下加热熔化，待纯mg熔化后加入纯zn、纯al、纯sn、al-50wt.％cu、mg-3wt.％mn，熔炼9～13min，再搅拌1～2min后扒渣，并静置5～9min，再在690-720℃下向合金熔体通入99.9％高纯ar气体，时间为1～2min，随后扒除熔体表面的杂质并静置20～25min获得合金熔体；
3、(2)挤压铸造：将经步骤(1)获得的合金熔体在690～740℃温度下，在挤压力为100～300mpa和挤压速度为0.5～0.9m/s的情况下，浇注到温度为220～300℃的模具中，获得挤压铸造合金铸件；
4、(3)热处理：将经步骤(2)获得的合金铸件在360～400℃下固溶处理15～30h，然后在25℃的水中淬火，再在60～70℃下时效7～16h，然后在160～200℃下时效80～300min，再在10～25℃的水中淬火，获得高强挤压铸造镁合金；合金的室温屈服强度≥240.7mpa，室温抗拉强度≥320mpa。
5、进一步地，步骤(2)获得的合金熔体在710～730℃温度下，浇注到温度为230～250℃的模具中。
6、进一步地，步骤(2)所述的挤压力为180～280mpa和挤压速度为0.6～0.8m/s。
7、进一步地，步骤(3)所述的合金铸件在375～390℃下固溶处理18～24h，在165～175℃下时效100～240min。
8、本专利技术与目前现有技术相比具有以下特点：
9、本专利技术通过微合金化、组分之间的相互作用、配比、工艺及参数的协同调控，并通过高压慢速充型凝固的作用，提高了合金流动性、凝固速率和铸件致密性；利用高固溶度元素改变固液界面前沿过冷度，抑制二次枝晶臂生长，实现了α-mg晶粒和第二相的同步细化；在凝固过程中直接形成富zn、cu、sn高固溶凝固体和细小almn相，增加了枝晶间区域的zn、al等元素浓度，避免了粗大、高熔点沿基面析出相的形成，显著细化了α-mg和第二相，弱化了宏观偏析现象；在短时间内cu和sn等元素与空位高度结合，提高了时效响应能力，缩短了时效时间，促进了大量富zn型g.p.区和团簇形成，增加了柱面β1′相的形核速率和数密度，诱导大量高密度纳米β1′相沿柱面弥散高效析出，减小了析出相的尺寸以及基面β2′相的析出，起到了良好的析出强化作用；此外，通过sn元素固溶于β1′相中，改善了β1′与mg基体的相界面错配度，从而进一步促进了β1′相的析出；通过添加元素降低了合金的层错能，促进了基面<a>位错分解为两个肖克莱位错，提高了合金均匀塑性变形的能力。与现有技术相比，本专利技术获得的合金室温屈服强度≥240.7mpa，室温抗拉强度≥320mpa，显著优于其它mg-zn系铸造合金，具有加工工艺简单、周期短，不含稀土元素，减少元素种类和添加量，生产成本低的特点，可广泛应用于汽车、轨道交通、军事装备等轻量化领域。
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1.一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，按照质量百分比计算，所述合金由以下成分组成：Zn：8～8.5％、Al：1～1.5％、Cu：0.4～0.6％、Mn：0.5～0.7％、Sn：0.5～0.9％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为Mg，它的制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，步骤(2)获得的合金熔体在710～730℃温度下，浇注到温度为230～250℃的模具中。
3.根据权利要求1中所述的一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，步骤(2)所述的挤压力为180～280MPa和挤压速度为0.6～0.8m/s。
4.根据权利要求1中所述的一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，步骤(3)所述的合金铸件在375～390℃下固溶处理18～24h，在165～175℃下时效100～240min。
【技术特征摘要】
1.一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，按照质量百分比计算，所述合金由以下成分组成：zn：8～8.5％、al：1～1.5％、cu：0.4～0.6％、mn：0.5～0.7％、sn：0.5～0.9％，不可避免的杂质≤0.01％，余量为mg，它的制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种高强挤压铸造镁合金，其特征在于，步骤(2)获得的合金熔体在710～730℃温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾海龙，叶辉，姜润，李振峰，查敏，马品奎，宋家旺，王慧远，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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