[發明專利]汽車用堿土耐熱鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200710035111.6
• 申請日: 2007-06-13
• 公開（公告）號: CN101067178A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 李落星;胡文俊;高文理;白星;王群
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03;B22D21/04;C22F1/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及適用于汽車制造工業的堿土耐熱鎂合金及其制備方法。

背景技術

隨著汽車工業的飛速發展和環境保護的日益重要，通過減輕汽車自身重量來減少汽車的油耗、降低CO₂和其它燃油氧化物對環境的排放量的要求越來越迫切。鎂合金作為最輕的結構材料，具有高比強度、優良的阻尼減震性、散熱性、易于加工成形、回收等優點，最適合應用于汽車工業的很多部件中，如汽車的變速箱殼體、進氣歧管、曲軸箱、氣缸蓋和油底殼等，這些構件都長期處于高溫高應力的狀態下工作。

常用的鑄造鎂合金如AZ91D，AM60等在常溫下具有較高的強度和良好的鑄造性能，但到120℃以上時強度會大幅降低，關鍵零件變形、松動、接觸面情況變差，引起漏油、噪聲和震動等，其高溫應用受到限制。Mg-Al-Si(AS)系合金(如AS21、AS41)是德國大眾汽車公司開發的壓鑄鎂合金。175℃時，AS41合金的蠕變強度明顯高于AZ91和AM60合金。但是，AS系鎂合金由于在凝固過程中會形成粗大的漢字狀Mg2Si相，損害了鑄造性能和機械性能。它的強度較低，不得不增加壁厚，這降低了它的減重效果。

稀土是用來提高鎂合金耐熱性能的重要元素。例如CN1804083公開了一種稀土鎂合金包括2～10％重量比的釓(Gd)、3～12％重量比的釔(Y)。UP7048812公開了一種鎂合金含(重量百分比)1.4～1.9％Pr，0.8～1.2％RE，0.4～0.7％Zn，0.3～1％Zr，0～0.3％Mn，以及0～0.1％阻燃元素。含稀土的代表鎂合金如AE42等具有較AS41高的高溫強度，但它的可壓鑄性也會變差，加入的稀土元素為高價元素，增加了鑄造原材料的成本，目前僅限于航空、賽車等高性能發動機部件，而且加入稀土后造成鎂合金難于回收，因此很難應用于汽車工業大批量生產。

在鎂合金中加Ca證明能提高鎂合金的燃點，在一些合金體系中證明少量Ca的添加有利于細化晶粒，CN1431329公開了一種耐熱鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣和鎂，其配比(重量百分比)為：鋁：4％～10％，鋅：0.2％～2％，錳：0.1％～0.6％，鈣：0.1％～3.0％，同時輔助了多達3％的稀土元素來提高合金的性能。CN1614066公開了一種高強耐熱變形鎂合金，成分及其重量百分比為：3～9％Al，0.5～2.5％Ca，0.1～1％Mn，0.05～1.0％Zn。UP7，029，626公布了Al為3～10％，Ca含量多達2.5％的耐熱鎂合金，但同時存在于合金的鑄造缺陷，如冷隔、熱裂和以及粘模等問題，限制了其進一步應用。并且過量的Ca會使脆性增加，延伸率下降。根據已有的資料，Sr是為表面活性元素，可能在生長界面上形成含鍶的吸附膜，降低晶粒的生長速度，使晶粒細化。同時也能形成高熔點的化合物提高合金的耐熱性，但是未見有成功應用的報道。

快速凝固作為一種工藝方法生產出的鎂合金具有高強度和高延伸率，但它只能由快速凝固的粉、帶狀合金粉熱固結而成，制作工序復雜，產品形狀有限，不適用于汽車制造。觸融鑄造也被用于生產鎂鋁耐熱合金，因為在半固態的情況下完成注射，能有效地防止一般耐熱鎂合金鑄造過程的熱裂紋產生，但這種技術從來就不成熟，目前還沒見成功用于汽車上的例子。

鎂合金在熔煉澆鑄過程中容易發生劇烈的氧化燃烷。實踐證明，熔劑保護法和SF6、SO₂、CO₂、Ar等氣體保護法是行之有效的阻燃方法，但它們在應用中會產生嚴重的環境污染，并在澆注時混入合金中，使得合金性能降低，設備投資增大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的不足，提出一種汽車用堿土耐熱鎂合金及其生產方法，旨在提高耐熱性能、降低成本、減少鑄件缺陷、提高工藝可操作性；它采用廉價的堿土來代替稀土，并輔以其它傳統Al、Zn、Mn等元素，使鎂合金的綜合性能得到全面提高。

本發明的技術方案之一是，所述汽車用堿土耐熱鎂合金的重量百分比組成是：

????????Al??????7％～10％，

????????Zn??????0.8％～1.2％，

????????Mn??????0.1％～0.8％，

????????Ca??????0.1％～1.5％，

????????Sr??????0.05％～0.15％，

????????Mg??????88％～91％。