[發明專利]一種不含鋁元素的高強度耐熱壓鑄鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200810012028.1
• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101613823A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 毛萍莉;王峰;王志;林立;王長義;劉正
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02;B22D17/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 張 晨

技術領域

本發明涉及的是一種不含鋁高強度耐熱壓鑄鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料，具有密度小、比強度高、機加工性能優良和減震性好等優點，被廣泛應用于航天航空，汽車及3C產品中。目前所應用的壓鑄鎂合金主要為Mg-Al系列，其中應用最為廣泛的為AZ和AM系合金，如AZ91合金(室溫強韌性指標為：抗拉強度230MPa、屈服強度140MPa、伸長率3％；高溫強韌性指標：200℃下的抗拉強度110MPa、屈服強度60MPa、伸長率6％)。目前，鎂合金在汽車上的應用還僅局限于一些在常溫下運行的殼體型零件(如手動變速器殼和蓋、離合器殼等)和車內部件(如方向盤系統、儀表面板等)，而這些零件在整車中所占重量比是十分有限的。要實現汽車的輕量化就必須實現發動機和傳動部件的輕量化，而發動機和傳動機構的零件要求材料具有優良的耐熱性能(高溫強度和抗蠕變性能)，而底盤零件則需要高強度、高韌性、抗疲勞和耐腐蝕性能。目前鎂合金作為結構應用的最大用途是鑄件，其中90％以上是壓鑄件。因此，開發新型高性能、低成本的高強度，高耐熱性的壓鑄鎂合金是當前世界汽車業急需解決的重大課題。

本發明致力于研究一種新型的不含鋁的壓鑄鎂合金，使其具有優良的力學性能及耐熱性能，應用于汽車動力總成系統。

發明內容

本發明的目的在于開發一種不含鋁高強度耐熱壓鑄鎂合金及其制備方法。通過在鎂熔體中加入稀土元素Gd、Y以及Zr和Zn，使其強度和耐熱性能均較高，以此研制出一種新型壓鑄鎂合金。

本發明提供一種不含鋁元素的高強度耐熱壓鑄鎂合金，合金的化學組成為，質量百分比：7.5～12.5％Gd，2.5～3.5％Y，0.3～1％Zr，0.5～1.5％Zn，雜質元素Si≤0.02，Fe≤0.003，Ni≤0.003，Cu≤0.003，余量為Mg，其中優選8～10％Gd，2.5～3.5％Y，0.3～0.8％Zr，0.5～1.5％Zn，余量為Mg。

本發明提供一種不含鋁元素的高強度耐熱壓鑄鎂合金的方法，首先將純鎂錠、純Gd、純Y、Mg-Zr中間合金和純Zn預熱至150～200℃；其次將純鎂錠放入熔化爐中，待鎂錠全部熔化后，將熔體溫度升至700～720℃，然后將經過預熱的純Gd、純Y、Mg-Zr中間合金和純Zn直接加入熔體中，經攪拌后使其混合均勻，靜置，降溫至670～690℃，扒去表面浮渣，進行壓鑄，其中：整個熔化過程在有SF₆和N₂的混合氣體保護中進行，壓鑄時壓射速度為2.3～2.9m/s，澆注溫度為680～720℃，模具初始溫度為200～220℃。

本發明提供的制備不含鋁元素的高強度耐熱壓鑄鎂合金的方法，所述的攪拌為2次連續攪拌，保護氣為體積分數0.01～0.03％SF₆和余量N₂的混合氣體。

本發明提供的一種不含鋁元素的高強度耐熱壓鑄鎂合金，在700℃下具有良好的流動性，較低的縮孔和疏松傾向，適用于壓鑄形狀比較復雜的鎂合金汽車零部件。

本發明的有益效果是：鎂合金室溫抗拉強度、屈服強度和伸長率分別為250～270MPa、240～255?MPa、4～6％；150℃溫度下抗拉強度、屈服強度、伸長率分別為200～230MPa、170～190MPa、6～8％；200℃溫度下抗拉強度、屈服強度、伸長率分別為180～200MPa、160～180MPa、7～9％。

本發明的特點：①通過向鎂熔體中添加定量的稀土元素Gd和Y以及Zr和Zn制成一種不含Al高強度耐熱鎂合金。稀土元素Gd和Y能夠改善鎂合金的鑄造性能、提高合金流動性及綜合力學性能，并具有明顯的熱處理強化效果。Zr元素可以顯著細化鎂合金的鑄造組織，提高組織均勻性和性能的穩定性。②合金元素(Gd、Y和Zn)是以純金屬的形式加入，這樣不僅可以使熔煉工藝簡單化，而且能減少雜質元素含量，使得制造成本降低。

本發明的不含鋁新型壓鑄鎂合金雖然價格是常用壓鑄鎂合金的2～3倍，卻具有壓鑄成型性能良好、較高的力學性能及良好的耐熱性的優點，可以用于要求耐熱性能較高的零部件，極具開發潛力。

具體實施方式

實施例1