[發(fā)明專利]耐熱鑄造鎂合金及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810201608.5
• 申請(qǐng)日: 2008-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN101381833A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王渠東;金正力;鄭江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/06
• 分類號(hào): C22C23/06;C22C1/03
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的鎂合金及其制備方法，具體地說，涉及的是一種耐熱鑄造鎂合金。

背景技術(shù)

當(dāng)前輕量化逐漸成為現(xiàn)代汽車的發(fā)展方向，鎂合金作為最有前途的輕合金在汽車工業(yè)中將得到更廣泛的應(yīng)用。而目前汽車上的鎂合金件，基本上都是壓鑄件。現(xiàn)有鑄造鎂合金中，以AZ91D、AM50等合金的應(yīng)用最為廣泛，這些鎂合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和壓鑄性能。然而，當(dāng)工作溫度超過120℃時(shí)，這些合金的蠕變性能急劇下降，因此不能用于生產(chǎn)汽車動(dòng)力傳動(dòng)和承載系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)件。目前正在研究和開發(fā)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。在這些已得到試制研究的耐熱鎂合金中，Mg-RE-Zn合金在低于200℃具有穩(wěn)定的顯微組織，有良好的高溫抗蠕變性能。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，澳大利亞CAST研究中心開發(fā)的Mg-RE-Zn-Zr合金(專利號(hào)：WO2006105594A1)，主要針對(duì)低于200℃的工作條件下應(yīng)用，以Nd為主加的稀土元素，在此基礎(chǔ)上添加富Ce的混合稀土，并添加適量的Zn、Zr。該合金在低于200℃的條件下具有良好的抗蠕變性能。其不足之處在于：一方面添加的合金元素的種類過多，工藝比較復(fù)雜，另一方面合金在室溫和高溫條件下的抗拉強(qiáng)度較低。此外，目前針對(duì)Mg-Y-Zn-Zr四元合金的研究中，一般Y的含量均比較高，存在著明顯的不足：一方面Y的含量較高，成本高；另一方面，合金中Y的含量較高，明顯的降低了合金的流動(dòng)性，影響了合金的鑄造性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐熱鑄造鎂合金，使其通過用Y元素調(diào)整現(xiàn)有技術(shù)中的Nd和混合稀土，同時(shí)添加適量的Zn和Zr，并且添加的Y元素的含量是較低的。通過采用該合金既保證了合金良好的鑄造性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了合金的優(yōu)良室溫強(qiáng)度，高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所涉及的鑄造耐熱鎂合金的組分及其重量百分比為：1.5-4.5％Y，0.4-1.5％Zn，0.2-0.7％Zr，雜質(zhì)元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余為Mg。

本發(fā)明鑄造耐熱鎂合金的組分及其重量百分比優(yōu)選方案一為：1.5％Y、1.5％Zn、0.7％Zr，雜質(zhì)元素含量小于0.02％，其余為Mg。

本發(fā)明鑄造耐熱鎂合金的組分及其重量百分比優(yōu)選方案二為：3％Y、0.8％Zn、0.45％Zr，雜質(zhì)元素含量小于0.02％，其余為Mg。

本發(fā)明鑄造耐熱鎂合金的組分及其重量百分比優(yōu)選方案三為：4.5％Y、0.4％Zn、0.2％Zr，雜質(zhì)元素含量小于0.02％，其余為Mg。

本發(fā)明所涉及的上述鑄造耐熱鎂合金制備方法，包括如下步驟：

第一步，按照各組分配比計(jì)算原料需要的重量百分比，原料為：鎂錠(鎂含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.9％)，工業(yè)純鋅，Mg-Y中間合金，Mg-Zr中間合金。

第二步，合金的熔煉工藝如下：將工業(yè)純鎂在CO₂+0.2％SF₆混合氣體的保護(hù)下加熱，待純鎂完全熔化后，在660-680℃加入工業(yè)純鋅，在720～740℃時(shí)加入Mg-Y中間合金，在760-770℃加入Mg-Zr中間合金，保溫2-3分鐘后攪拌，再升溫至780-790℃并在該溫度下保溫10分鐘左右，然后將溫度調(diào)節(jié)到750-760℃精煉，并保溫30分鐘后降溫至720～740℃進(jìn)行重力鑄造或者降溫至695-715℃進(jìn)行壓鑄或700℃進(jìn)行擠壓鑄造。

本發(fā)明合金中的稀土Y與Mg形成具有較高熱穩(wěn)定性的Mg₂₄Y₅強(qiáng)化相，該相主要沿晶界分布，有效阻礙了晶界滑移；同時(shí)Y固溶于合金基體，能獲得比Nd更好的固溶強(qiáng)化效果。從而提高合金的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度。Zn主要固溶于Mg₂₄Y₅相中，提高了合金的高溫抗蠕變性能；同時(shí)Zn的加入可以提高合金的流動(dòng)性。Zr的加入顯著細(xì)化了晶粒，提高了合金的強(qiáng)度和塑性。

對(duì)合金流動(dòng)性而言，由于本合金中添加的Y較少，對(duì)純鎂的流動(dòng)性影響不大，而且由于Y能夠凈化熔體，提高了合金的流動(dòng)性，因此該合金具有優(yōu)良的流動(dòng)性能。