[發明專利]一種耐熱鑄造鎂合金

有效

• 申請號: 201310015394.3
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103045922A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 李坊平;張付偉;周坤;曾芹;郭順
• 申請（專利權）人: 安徽江淮汽車股份有限公司
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C23/06
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 王立民

技術領域

本發明屬于輕合金制備技術領域，涉及一種鎂合金材料。

背景技術

鎂合金具有高比強度、比剛度，良好的阻尼減震性、易切屑加工性和可回收性等特點，在汽車工業、電子工業及航空航天等領域具有廣闊的應用前景，被譽為21世紀最輕的綠色結構材料。然而鎂合金的高溫性能差、蠕變強度低等限制了鎂合金的應用，例如要求工作在較高溫度，防止油的滲漏并具有優良的抗高溫蠕變性能的發動機引擎蓋和汽車變速箱等零部件都要求鎂合金的耐熱性能好。目前，常用的壓鑄鎂合金主要為Mg-Al-Zn系（如AZ91）和Mg-Al-Mn系（如AM60）鎂合金。上述兩類合金在室溫下具有優良的綜合力學性能，然而在120℃~150℃時，合金中的主要強化相β-Mg₁₇Al₁₂開始軟化，不能有效釘扎晶界，阻礙位錯滑移，導致合金高溫強度低，抗蠕變性能差，其零件不適合在120℃以上工作。為此，德國大眾汽車公司開發了一種用于汽車工業的Mg-Al-Si（AS）系鑄造鎂合金，由于Al的質量百分比含量較少和Si的加入，減少了β-Mg₁₇Al₁₂相的體積分數，并形成了熔點和硬度都很高的Mg₂Si相，提高了合金的高溫強度。175℃時，AS41合金的抗拉強度達115MPa，伸長率為21%，要明顯高于AZ91和AM60合金。但是，AS41合金熔體在較緩慢的冷卻過程中，極易形成粗大的漢字狀Mg₂Si相，從而降低了合金的力學性能。因此，細化合金中的強化相，提高其熱穩定性是改善鎂合金耐熱性能的重要手段。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是針對上述AS41鑄造鎂合金現有技術存在的不足，提供一種復合添加Ca和稀土Yb的新型耐熱鑄造鎂合金。通過在AS41鎂合金基礎上，復合添加合金元素Ca和稀土Yb，提高β-Mg₁₇Al₁₂強化相的熱穩定性，細化粗大的漢字狀Mg₂Si相，從而顯著提高合金的高溫力學性能，以進一步拓寬鎂合金的應用領域。

本發明的技術方案如下：

一種耐熱鑄造鎂合金，其由以下重量百分比的成分組成：

2.5%~5.5%的Al；

0.5%~2.0%的Si；

0.1%~0.6%的Mn；

0.5%~2.0%的Ca；

0.5%~4.0%的Yb；

限制雜質元素不大于0.03%；

余量為Mg。

其中，雜質元素中，Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。

優選的，所述耐熱鑄造鎂合金由以下重量百分比的成分組成：5.3%的Al，

1.2%的Si，

0.3%的Mn，

1.0%的Ca，

2.2%的Yb，

限制雜質元素：Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%，

其余為Mg。

進一步地，本發明提供了一種制備耐熱鑄造鎂合金的方法，其包括以下步驟：

（1）按比例準備各合金組分Al、Si、Mn、Ca、稀土Yb和Mg；

（2）將各組分合金在700~740℃熔煉，保溫15~30min，得耐熱鑄造鎂合金。

其中，步驟（2）的具體步驟為：將計量好的純Mg錠、純Al錠和Al-40Si-10Mn中間合金錠（質量百分數）加熱至700~740℃熔化，然后加入Mg-15Ca（質量百分數）和Mg-30Yb（質量百分數）合金材料，全部溶化后攪拌5~8min，靜置保溫15~30min后出爐并除渣。

優選的，上述方法還包括步驟（3）待溫度冷卻至680℃時，澆注金屬型試樣。

優選的，所述整個制備方法中用混合有體積分數為0.2％SF₆的CO₂氣體進行保護。

更進一步地，本發明提供了一種生產鑄造制品的方法，包括砂型鑄造、熔模鑄造、永久性鑄造或高壓膜鑄鎂合金的步驟，所述鎂合金由以下重量百分比的成分組成：2.5%~5.5%的Al；

0.5%~2.0%的Si；

0.1%~0.6%的Mn；

0.5%~2.0%的Ca；

0.5%~4.0%的Yb；

限制雜質元素不大于0.03%；

余量為Mg。