[發(fā)明專利]用于高速擠壓的變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010152389.3
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101805866A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王迎新;彭立明;蔣海燕;丁文江
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所 31201
• 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加工技術(shù)領(lǐng)域的合金及其制備方法，具體是一種用于擠壓速度不小于15m/min的變形鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，被譽為“21世紀(jì)商用綠色環(huán)保和生態(tài)金屬結(jié)構(gòu)材料”。近年來汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展以及緊迫的汽車輕量化(節(jié)能、安全、環(huán)保)要求使鎂合金在汽車上的用量迅速增長。變形鎂合金材料可以提供尺寸多樣的板、棒、型材及鍛件產(chǎn)品，并且可以通過材料組織結(jié)構(gòu)控制，熱處理工藝改進，獲得更高的強度，更好的延展性及更多樣化的力學(xué)性能，可以滿足多樣化結(jié)構(gòu)件的要求，這剛好適合汽車中越來越多地采用壓力加工產(chǎn)品的特點。因此，變形鎂合金及其制品將代表21世紀(jì)鎂合金在汽車工業(yè)中更高層次的應(yīng)用方向，其應(yīng)用領(lǐng)域可進一步擴大到航天航空、交通運輸、電子器件、體育、辦公，尤其是軍工領(lǐng)域，發(fā)展變形鎂合金及其變形加工技術(shù)具有重要的意義。

Mg-Al-Zn系合金是常用的商用變形鎂合金，這與其可擠壓性能高和良好的綜合力學(xué)性能是分不開的。Al元素在鎂中有很大的室溫固溶強化能力，如果需要高的屈服強度，Al含量可以增加到8％左右。但是，在此合金系中，低的Al含量是經(jīng)常所采用的，因為低的Al含量可以顯著的提高其最大的可擠壓速度，以降低生產(chǎn)成本，其中AZ31合金的最大擠壓速度可以達到20m/min，當(dāng)Al含量增大至8％，即AZ80合金，其最大擠壓速度只有2m/min左右，生產(chǎn)成本很高。因此，AZ31合金是目前最常用的商用變形鎂合金。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，張青來，盧晨，丁文江，分流擠壓鎂合金管材工藝研究，(《輕合金加工技術(shù)》，2003，31(10)，28-30)公開了一種采用分流模進行鎂合金管材擠壓生產(chǎn)方法，其擠壓坯料采用AZ31B合金連鑄棒，擠壓速度在0.5-1.5m/min，由于所生產(chǎn)管材的擠壓比較大，因此隨著擠壓速度的增大，擠壓過程中產(chǎn)生的溫升也升高，而使得在模具出口處的溫度急劇上升，這樣會造成擠壓終了產(chǎn)品顯著的晶粒長大，甚至導(dǎo)致擠壓產(chǎn)品的表面出現(xiàn)裂紋。

進一步檢索發(fā)現(xiàn)，袁廣銀，孫揚善，張為民，Bi對鑄造鎂合金組織和力學(xué)性能的影響(《鑄造》，1998，5，p5-7)中記載了AZ31合金中的強化相只有Mg₁₇Al₁₂，由于其較低的高溫穩(wěn)定性，在擠壓過程中會熔解掉，并不能形成足夠的釘扎以阻止晶粒的長大，使得擠壓終了產(chǎn)品的力學(xué)性能較低。要保持?jǐn)D壓終了產(chǎn)品較高的力學(xué)性能，則AZ31合金的擠壓速度不能大于10m/min，這就間接的增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于高速擠壓的變形鎂合金及其制備方法，可用于進行擠壓速度不小于15m/min的高速擠壓生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，擠壓終了產(chǎn)品晶粒細小且具有較高的力學(xué)性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種用于高速擠壓的變形鎂合金，其組分的重量百分比為：2-9％Al、0.1-1％Mn、0.1-3％Si、0.1-2％Ce、0.1-1％Y、0.1-1％Sr、0.1-1％Sb，其余為Mg₉₉₉₅。

所述的Mg₉₉₉₅是指：參照GB/T?3499-2003，其雜質(zhì)元素Ni≤0.001％、Cu≤0.002％、Fe≤0.003％。

本發(fā)明涉及上述用于高速擠壓的變形鎂合金的制備方法，首先將工業(yè)用鎂合金熔煉爐加熱至400-500℃，加入Mg₉₉₉₅、純鋁錠和純硅，待純鎂錠、鋁錠和純硅全部熔化攪拌后，加入預(yù)熱至180-220℃的Al-Mn_10-20、Mg-Ce_25-50、Mg-Y_25-90、Al-Sr_10-30中間合金，合金全部熔化后，將合金液溫度升至730-780℃，加入Sb，攪拌后加入鎂合金精煉劑進行精煉，保溫靜置20-60分鐘后，將合金液溫度降至690-760℃澆注成用于高速擠壓的變形鎂合金。

本發(fā)明容易操作且生產(chǎn)成本較低，擠壓速度不小于15m/min，比現(xiàn)有技術(shù)有大幅度提高，在高速擠壓的過程中會析出細小彌散的Al-Mn相、Mg-Ce相、Mg-Si相、Mg-Y相，Mg-Sb相這些合金相具有較高的熔點，在擠壓過程中不會熔解掉，能夠?qū)D壓后的晶粒起到足夠的釘扎作用以阻止其長大，細小的晶粒決定了其擠壓終了產(chǎn)品具有較高的力學(xué)性能，可以用于生產(chǎn)車窗框架、座椅骨架等汽車部件；還可以擠壓成棒材，作為航空航天領(lǐng)域的零部件坯料。

具體實施方式