[發明專利]一種優化鎂合金鑄態組織的熔體過熱處理方法

有效

• 申請號: 201010596462.6
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102002618A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 彭建;湯愛濤
• 申請（專利權）人: 重慶研鎂科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及一種優化鎂合金鑄態組織的方法，特別涉及一種從細化鑄態枝晶組織和提高成分均勻性來優化鎂合金鑄態組織的熔體過熱處理方法，屬于鎂合金材料技術領域。

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背景技術

金屬鎂及其合金具有低密度、高比強度和高比剛度、良好的阻尼減震性和導熱性等優點，變形鎂合金制品比鑄造鎂合金材料具有更高的強度，更好的延展性，更多樣化的力學性能，可以滿足更多結構件的需要，但是變形鎂合金的推廣應用受其塑性變形性能差的限制。變形鎂合金是由鑄造獲得，合金在鑄造過程中鑄態組織因非平衡凝固產生成分偏析，造成組織的不均勻性，導致合金在加工過程中變形能力差。研究表明，通過細化合金的鑄態組織以及減少組織和成分的偏析，可以改善變形鎂合金的熱加工塑性和制品的室溫力學性能。

關于細化鎂合金鑄態組織的方法已有些報道。其中包括通過在合金液中加入高熔點的物質，形成大量的形核質點，以促進熔體的形核結晶，獲得晶粒微細的組織；通過添加一些合金元素，增加凝固潛熱，細化基體相，減小粗大相的形成，利用新生成的相阻礙晶粒的長大；還有研究采用霧化法快速凝固鎂合金，得到均勻細小的等軸晶以及凝固速率達到10²-10^3?Ks^-1的雙輥鑄軋技術，細化合金的組織和減少偏析。此外，通過凝固組織的后續熱處理工藝如均勻化退火等也可以減少合金鑄態組織的組織偏析和成分偏析，提高其鑄坯熱成形性和提高變形制品的力學性能。這些方法成本較高，工藝較復雜。

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發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種成本較低，工藝簡單的優化鎂合金鑄態組織的熔體過熱處理方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種優化鎂合金鑄態組織的熔體過熱處理方法，先將鎂合金加熱至熔體過熱溫度850～950℃進行過熱處理，當熔體邊部溫度與心部溫度差小于2℃后，讓熔體冷卻至澆注溫度720±5℃，然后通過半連續鑄造或鐵模鑄造得到鑄態試樣即可。

當室溫下鎂合金中溶質原子理論上能完全固溶時，上述過熱溫度為900～950℃；當室溫下鎂合金中溶質原子理論上不能完全固溶時，上述過熱溫度為850～900℃。

本方法得到的鎂合金鑄態枝晶組織細小，成分均勻，能夠顯著提高鎂合金的變形性能。且相比于其他添加細化劑或采用新技術細化鎂合金鑄態組織的工藝方法，具有成本低，工藝簡單易操作的優點。

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附圖說明

圖1為AZ31鎂合金分別在過熱溫度為750℃、800℃、850℃、900℃、950℃下的凝固組織。

圖2為AZ31、AZ61、AZ91鎂合金在不同過熱溫度下的一次枝晶間距。

圖3為AZ31、AZ61、AZ91鎂合金在不同過熱溫度下的二次枝晶間距。

圖4為AZ31鎂合金在不同過熱溫度下Al、Zn元素枝晶偏析度Se。

圖5為AZ61鎂合金在不同過熱溫度下Al、Zn元素枝晶偏析度Se。

圖6為AZ91鎂合金在不同過熱溫度下Al、Zn元素枝晶偏析度Se。

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具體實施方式

熔體過熱處理是細化合金凝固組織的一種基本方法，是將合金液過熱至液相線溫度以上一定的溫度，保溫一段時間后再降溫至澆注溫度進行澆注。通過對鐵基、鋁基和鎳基合金的研究發現，將合金液過熱至一定的溫度，在低溫熔體中含有的許多短程有序原子基團，在高溫過熱熔體中呈現一種無序狀態，這種無序的原子基團在降溫冷卻過程中進行反向轉變很緩慢，在凝固時容易保持到固態結構中，從而細化合金的鑄態組織。對Al-Si合金，熔體過熱處理明顯細化了初生Si的尺寸；對M963合金的研究表明，熔體過熱處理使鑄態組織中初生的MC碳化物細化且分布均勻。熔體過熱處理在鐵基、鋁基和鎳基合金中的研究、應用較多，但針對鎂合金熔體過熱處理尚鮮有報道。本發明正是基于此，提出適合鎂合金鑄態組織的熔體過熱處理方法，并找到適合的過熱溫度和變化規律。

本發明具體處理方法為，先將鎂合金加熱至熔體過熱溫度850～950℃進行過熱處理，經充分保溫均勻、測得熔體邊部溫度與心部溫度差小于2℃后，讓熔體隨加熱容器冷卻至澆注溫度720±5℃，然后通過半連續鑄造或鐵模鑄造得到鑄態試樣即可。在過熱溫度低于850時，熔體過熱處理細化鑄態組織和提高成分均勻性的程度不夠；在過熱溫度高于950℃時，進一步細化鑄態組織和提高成分均勻性的程度不明顯，反而可能會因為異質結晶核心的減少，使鑄態組織粗化。