[發明專利]壓鑄耐熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 200810042774.5
• 申請日: 2008-09-11
• 公開（公告）號: CN101353747A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 王渠東;鄭江;顧金海;金正力
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種金屬材料技術領域的合金及其制備方法，具體是一種添加合金元素(Sm、Nd、Ca、Zn、Zr)的壓鑄耐熱鎂合金及其制備方法。

背景技術

輕量化逐漸成為現代汽車的發展方向，鎂合金作為最有前途的輕合金在汽車工業中將得到更廣泛的應用。而目前汽車上的鎂合金件，基本上都是壓鑄件。現有鑄造鎂合金中，以AZ91D、AM50等合金的應用最為廣泛，這些鎂合金具有優良的力學性能、耐腐蝕性能和壓鑄性能。然而，當工作溫度超過120℃時，這些合金的蠕變性能急劇下降，因此不能用于生產汽車動力傳動和承載系統等結構件。目前正在研究和開發的汽車用耐熱鎂合金主要有Mg-RE-Zn、Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Zn-Al-Ca、Mg-Al-Ca-RE、Mg-Al-Sr、Mg-Al-Si等合金系。

經對現有技術的檢索發現，稀土元素被認為使用來提高鎂合金耐熱性能的重要元素，I.P.Moreno等人在《Scripta?Materialia》，2003，48：1029-1034，“Microstructural?stability?and?creep?of?rare-earth?containing?magnesiumalloys”一文中研究了Mg-RE-Zn合金顯微組織的高溫穩定性，以及合金的高溫抗蠕變性能，發現稀土元素以及Zn的添加能夠顯著的提高合金的高溫抗蠕變性能，但是該合金在200℃以上的溫度范圍內抗蠕變性能明顯下降。以及澳大利亞CAST研究中心開發的Mg-Nd-Zn-Zr合金(專利號：WO2006105594A1)，也是主要針對低于200℃的工作條件下應用，此外該合金的延伸率較低，塑性較差。

從以上分析可以發現，開發一種能在200℃條件下應用，具有較高塑性和優異耐熱性能的壓鑄耐熱鎂合金具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種壓鑄耐熱鎂合金，使其通過向純鎂中添加Sm、Nd、Ca、Zn、Zr等元素，從而實現耐熱鎂合金需要具備的優異高溫強度、塑性和抗蠕變性能，同時使其具有良好的壓鑄性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所涉及的壓鑄耐熱鎂合金，包含的組分及其重量百分比為1.5-6.0％Sm，0-3.0％Nd，0-2.5％Ca，0.1-2.0％Zn，0.2-0.8％Zr，雜質元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余為Mg。

上述組分及其重量百分比進一步優選為：2.0-5.0％Sm，0.5-2.0％Nd，0.2-1.0％Zn，0.2-0.6％Zr，雜質元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余為Mg。

上述組分及其重量百分比進一步優選為：2.0-5.0％Sm，0.5-1.5％Ca，0.2-1.0％Zn，0.2-0.6％Zr，雜質元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余為Mg。

本發明所涉及的壓鑄耐熱鎂合的制備方法，包括如下步驟：

第一步，按照組分的重量百分比稱取原料，原料為：鎂錠，工業純鋅，Mg-Sm中間合金，Mg-Nd中間合金。

第二步，將工業純鎂在N2和SF6混合氣體的保護下加熱，待純鎂完全熔化后，在650-680℃加入工業純鋅和工業純鈣，Mg—Sm和Mg—Nd中間合金，在760℃加入Mg—Zr中間合金，保溫2-3分鐘后攪拌，再升溫至780-800℃并在該溫度下保溫，然后將溫度調節到750-760℃精煉，并保溫30分鐘后降溫至680-700℃，即可進行壓鑄生產。

所述鎂錠，其鎂含量的質量分數大于99.9％。

所述N₂和SF₆混合氣體，其中SF₆體積分數為0.2％。

所述780-800℃下保溫，其時間為10分鐘。

所述750-760℃下保溫，其時間為30分鐘。