[發(fā)明專利]含鈣、銻的鎂-鋁-鋅鑄造鎂合金及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310147907.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103194653A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉安;劉浩;葉睿宇;劉光瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02;C22C1/02
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬材料，特別涉及一種含鈣和銻的鎂-鋁-鋅鑄造鎂合金及制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是目前實(shí)際應(yīng)用的最輕質(zhì)金屬工程結(jié)構(gòu)材料，純鎂的密度約為1.74g/cm³，其密約為鋼鐵的1/4，Zn合金的1/3，鋁合金的2/3；鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，優(yōu)良的機(jī)械切削性能，減震和阻尼性能好，易回收等特點(diǎn)滿足了現(xiàn)代汽車工業(yè)對(duì)減重和環(huán)保的迫切要求，因而鎂合金汽車零部件的研究也得到了各國重視。

在鎂合金中，Mg-Al-Zn系合金（如AZ91）是目前工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的合金系列。由于AZ系鎂合金具有良好的強(qiáng)度、塑性和耐腐蝕性等綜合性能，成本低，也是最常用的合金系。但是AZ系列鑄造鎂合金存在著組織分布不致密、成分偏析嚴(yán)重，最小厚度偏大、力學(xué)性能偏低等缺陷，尤其是其的強(qiáng)化相Mg₁₇Al₁₂，在凝固過程中，Mg₁₇Al₁₂相以離異共晶的形式呈網(wǎng)狀沿晶界析出且組織比較粗大，使得鑄態(tài)AZ系鎂合金的塑性和強(qiáng)度下降；在使用溫度超過120℃時(shí)，沿晶界呈網(wǎng)狀分布的Mg₁₇Al₁₂相很容易軟化和粗大化，相關(guān)研究表明，當(dāng)使用溫度達(dá)到200℃時(shí)，Mg₁₇Al₁₂相的硬度減少到50%～60%，因此Mg-Al-Zn系合金的高溫綜合性能比較差。

合金化是提高合金性能的有效手段，提高AZ系鎂合金高溫性能添加的主要合金元素可分為：①Ca、Sr等堿土金屬；②稀土元素RE；③第Ⅳ、Ⅴ族元素，如Si、Sn、Sb、Bi等。Ca由于其資源豐富價(jià)格低廉及低密度等優(yōu)點(diǎn)廣泛添加到鎂合金何總提高合金的抗氧化性能及機(jī)械性能等，Ca在AZ系鎂合金中有著姣好的細(xì)化晶粒的作用，且與合金中Al形成的Al-Ca相能夠抑制Mg₁₇Al₁₂相的形成兒提高合金的機(jī)械性能，但Ca的大量添加使得鎂合金的力學(xué)性能下降并且抗熱裂性能顯著下降。Ca元素在AZ系鎂合金中具有細(xì)化晶粒的作用，但添加量超過1%是就會(huì)形成粗大的Al-Ca相而割裂基體，影響合金的力學(xué)性能且是的合金的熱裂趨勢(shì)加大。

Sb元素雖然可以改善合金的鑄造性能以及提高合金的抗熱裂性能，提高鎂合金的常溫力學(xué)性能，然而隨著Sb含量的增加，合金會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)針狀的Mg₃Sb₂相，割裂基體而降低力學(xué)性能，同時(shí)在鎂合金中出現(xiàn)的Mg₃Sb₂，高溫并不能有效的抑制Mg₁₇Al₁₂相的析出，因此不能有效的提高鎂合金的性能，通常本領(lǐng)域不采用在合金中添加Sb元素的方法提高鎂合金的常溫力學(xué)性能，因此，目前沒有關(guān)于Ca、Sb復(fù)合添加到AZ91鎂合金中以提高合金性能的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種添加鈣和銻的鎂-鋁-鋅鎂合金及改善其性能的制備方法，采用本發(fā)明方法在提高合金抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，還提高了其延伸率。本發(fā)明所述的制備方法簡(jiǎn)單，設(shè)備成本較低且容易實(shí)施。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：含鈣、銻的鎂-鋁-鋅系鎂合金，該合金各組份的質(zhì)量百分含量為

Al含量為7.5～8.2%；

Ca含量為1.96～2.03%；

Zn含量為0.91～0.95%；

Mn含量為0.29%；

Sb含量為0.12～0.99%；

不可避免的雜質(zhì)含量≤0.15%；

剩余未Mg。

所述鎂合金較好的技術(shù)方案是，各組份的質(zhì)量百分比為：

Al含量為9%；

Zn含量為1%；

Mn含量為0.3%；

Ca含量為2%；

Sb含量為0.1～1.0%；

不可避免的雜質(zhì)≤0.15%；

余量為Mg。

不可避免的雜質(zhì)為Fe，Si，其各組分的質(zhì)量百分比為：Fe＜0.019%，Si＜0.1%。

上述鎂合金的制備方法有一下步驟：

1).按上述取各組份原料，放入電磁感應(yīng)爐中熔煉，在沒有任何保護(hù)的情況下進(jìn)行；

2).合金全部熔化后，保溫3min；

3).取出盛有合金溶液的鋼坩堝，放入鹽水中快速冷卻約1分鐘，得到含鈣、銻的鎂-鋁-鋅鑄造鎂合金錠子；