[發明專利]超大規格高強耐熱鎂合金錠坯半連續鑄造工藝有效

申請號：	201010219703.5	申請日：	2010-07-07
公開（公告）號：	CN101914713A	公開（公告）日：	2010-12-15
發明（設計）人：	劉楚明;舒心;李慧中;高永浩	申請（專利權）人：	中南大學
主分類號：	C22C23/06	分類號：	C22C23/06;C22C1/03;B22D11/04
代理公司：	中南大學專利中心 43200	代理人：	胡燕瑜
地址：	410083 ***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	超大規格高強耐熱鎂合金錠坯半連續鑄造工藝
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及鎂合金的鑄造領域，特別涉及一種超大規格新型高強耐熱鎂合金錠坯半連續鑄造工藝。

背景技術

鎂合金是目前最輕的可用金屬結構材料，具有高的比強度和比剛度、良好的抗磁性、高的電負性和導熱性，以及具有良好的減震性和切削加工性能。隨著航空、航天、信息電子、交通運輸等工業對高強輕質材料的需求大量增加，鎂合金的應用范圍越來越廣。

鎂合金熔煉和鑄造工藝直接對鎂合金錠坯產生重要影響，其錠坯質量的好壞對后續成形加工及性能又有著重要的遺傳影響。傳統的半連續鑄造方法只能鑄造普通鎂合金錠坯，且鑄出的超大直徑錠坯(直徑305-450mm)其內部常存在有較多的夾雜物，且容易出現晶粒粗大、組織疏松、表面或心部裂紋等缺陷，嚴重降低后續加工后產品的性能，其錠坯經后續加工處理后，室溫強度均低于400MPa，在300℃下，其強度都低于200MPa；在鎂合金中添加較多的稀土元素，可以大幅提高其室溫力學性能(強度大于450MPa)和高溫力學性能(300℃下，強度都大于200MPa)及耐腐蝕性能(鹽霧試驗比AZ31、MB8延長一倍)，但稀土元素的大量加入使合金的凝固體收縮量增加，鑄造熱應力急劇增大，導致半連續鑄造過程中比普通鎂合金鑄造更容易產生各種鑄造缺陷，特別是容易產生貫通錠坯的穿透性裂紋，對于超大規格鑄錠其鑄錠難度更大。

因此，改進現有的普通鎂合金半連續鑄造工藝，優化熔煉、鑄造過程中各關鍵參數，對鑄造出超大規格(直徑大于300mm)高強度鎂合金錠坯(抗拉強度≥450MPa)尤為重要。

發明內容

本發明目的在于提供一種超大規格(直徑Φ220-505mm，鑄錠長度1000-5000mm)高強鎂合金錠坯的半連續鑄造工藝。通過控制熔煉工藝，調控澆注溫度，冷卻速度及拉錠速度、結晶器內液面高度等關鍵工藝參數以獲得表面無裂紋，內部無縮松、冷隔等缺陷，表面平整光潔、組織細化且均勻、無溶質偏析的超大規格高強度鎂合金優質鑄錠，其鑄錠經加工和熱處理后，室溫條件下，抗拉強度≥450MPa，伸長率≥3％；250℃時，抗拉強度≥330MPa，伸長率≥12％；300℃時，抗拉強度≥250MPa，伸長率≥21％；350℃時，強度≥100MPa，伸長率≥48％。

本發明高強鎂合金，由下述組分組成(質量百分比)：

Gd：6-13％、Y：2-6％、Zr：0.3-0.8％、Cu≤0.001％、Ni≤0.001％、Fe≤0.015％、Si≤0.01％、Mn≤0.005％、雜質≤0.10％、Mg：余量。

本發明超大規格高強鎂合金錠坯的半連續鑄造工藝，包括以下步驟：

a、熔化鎂，在鐵坩堝中將高純鎂錠熔化，熔化溫度為680℃～750℃，同時加入5#熔劑；

b、當鎂錠完全熔化后，依次加入Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中間合金，溫度為750℃-820℃，并適量撒入5#熔劑以保護熔體；

c、當合金完全熔化后，攪拌，采用氬氣除氣后扒渣；

d、溫度降至680℃-730℃，保溫靜置30min～2h；

e、鑄造，在半連續鑄造機上采用銅質結晶器鑄錠；將鎂合金液體引入置于結晶器內套心部的分流盤中，由分流盤分流后進入結晶器的金屬內套與引錠組成的空間中，同時開啟保護氣環為金屬液提供氣體保護；

澆注溫度680℃-710℃，拉錠速度30-60mm/min，控制結晶器內液面高度30-50mm，冷卻水壓0.01-0.08MPa，二次冷卻水溫度為40-50℃。

本發明通過調控熔煉、鑄造過程中各關鍵工藝參數，成功鑄造出兩種規格的超大型高強鎂合金鑄錠。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。這些實施例是用于說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明構思前提下對本發明工藝進行改進，都屬于本發明要求保護的范圍。

附圖說明

圖1為本發明生產的直徑為Φ305mm的高強耐熱鎂合金錠坯；