[發明專利]鎂合金的制備方法

有效

• 申請號: 201310420537.9
• 申請日: 2013-09-14
• 公開（公告）號: CN103468988A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 王岳宸;馬如玉;趙維民;王志峰
• 申請（專利權）人: 天津六合鎂制品有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/02;B22D17/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及鎂合金，具體地說是鎂合金的制備方法。

背景技術

鎂合金以其強度高、減震能力強和鑄造成型工藝性能好等特點，在同其它輕質材料的競爭中取得明顯優勢，受到汽車、航空工業及3C產業的青睞。然而，傳統鎂合金仍然存在強度較低、韌性差和塑性加工困難等問題，使鎂合金的應用受到了限制。因此，通過各種措施來改善現有鎂合金的力學性能，成為擴大鎂合金應用范圍的重要途徑。其中，合金化是提高鎂合金力學性能的一種常用方法，特別是向合金中添加稀土元素，可以起到凈化合金、改善合金組織，提高合金常溫高溫力學性能和耐蝕性的作用。

CN101279361B公開了“一種高強韌鎂合金的制備方法”，利用噴射沉積制備工藝獲得了高強韌鎂合金。但該方法的制備過程復雜難以控制，對設備要求高，制備成本較高，且生產率低，不利于實現產業化的生產。CN102162054A披露了“一種高強韌鎂合金及其制備方法”，制備出了Mg-Al-Zn-Gd高強韌鎂合金，其化學組分按質量比組成：Al7-8%，Zn0.7-1%，Gd4.1-6.9%，雜質元素Mn＜0.12%，其余為Mg。該專利通過添加稀土Gd以改善鎂合金的強韌性，但該專利中稀土Gd的添加量較多，大大提高了成本，不利于產業化生產，且需經熱處理工藝，延長了整體工藝周期。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供鎂合金的制備方法，采用壓鑄的方法，通過控制材料成分，在常規凝固條件下制備出具有自生增強相的鎂合金，并經過設置壓鑄工藝參數，從而制得高強韌的鎂合金產品，同時克服了現有技術的對設備要求高、制備成本較高、生產率低和不利于實現產業化生產的缺點。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：鎂合金的制備方法，采用壓鑄的方法，具體步驟是：

第一步，制備Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金鑄錠

依據目標合金中各組分元素的質量百分比：Mg為92.0～93.0%、Zn為2.0%、Al為4.0%、Y為1.0%、Ca為0～1.0%，稱取所需質量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋅錠、純度99.99%的鋁錠、釔含量25wt%的Mg-Y中間合金和鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金為原料進行備料；將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在750℃溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO₂:SF₆＝100:1的CO₂/SF₆混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，攪拌2分鐘，除去表面雜質，靜置保溫5分鐘后，在通入體積比為CO₂:SF₆＝100:1的CO₂/SF₆混合氣體進行保護的條件下，澆注到內型腔尺寸為高25cm和直徑Φ15cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金鑄錠，其鑄態組織中包含Mg₃Zn₆Y準晶相、Al₂Y相、（Al₂Ca）相、α-Mg和共晶相；

第二步，用壓鑄方法制備高強韌Mg-Zn-Al-Y-（Ca）鎂合金

將第一步制得的Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金鑄錠通過MDO250型鎂合金熔化爐進行熔化，保護氣體采用N₂和SF₆混合氣，其中SF₆的體積百分比濃度為0.7%，設置保護氣體的工作壓力為0.3MPa，供氣溫度為350℃，等待壓射時長為2s，熔室溫度為710℃，泵室溫度為700℃，待Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金鑄錠完全熔化后，用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄試樣棒，壓鑄機的壓鑄工藝參數如下：模溫機溫度180℃、模具預熱時間45min、壓射低速80%、一快位置100mm、二快位置240mm、二快速度70%、增壓位置380mm、增壓速度65%、壓射終止530mm、壓射時間4s、冷卻時間5s、增壓壓力40MPa和調模壓力12MPa，在上述設置壓鑄工藝參數下啟動壓鑄機進行壓鑄，從而制得長20cm和Φ15mm的高強韌Mg-Zn-Al-Y-（Ca）鎂合金材料。

上述鎂合金的制備方法，其中目標合金中各組分元素的質量百分比優選：Mg為93.0%、Zn為2.0%、Al為4.0%和Y為1.0%。

上述鎂合金的制備方法，其中目標合金中各組分元素的質量百分比優選：Mg為92.5%、Zn為2.0%、Al為4.0%、Y為1.0%和Ca為0.5%。