[發(fā)明專利]一種鎂合金熔體精煉方法

有效

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• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104004930A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 張志強;樂啟熾;寶磊;崔建忠
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22B9/05;C22B9/02;C22B9/00;C22C23/00
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技術(shù)領域

本發(fā)明屬于金屬材料及冶金技術(shù)領域，具體涉及一種鎂合金熔體精煉方法。

背景技術(shù)

鎂合金由于具有密度小、比強度和比剛度高，良好的減震性能、散熱性能、阻尼性能、電磁屏蔽能力和充型流動性以及易于回收再利用等一系列優(yōu)點而在汽車、通訊設備和電子行業(yè)中具有廣泛的應用前景。但是由于鎂合金化學性質(zhì)及其活潑，鎂與氧的親和力大大高于鋁與氧的親和力，在鎂合金熔煉過程中極易與氧、氮、水蒸氣發(fā)生化學反應，產(chǎn)生大量的夾雜物，鎂熔煉時夾雜物的含量高達鋁合金的約20倍以上。另外，由于氫在鎂合金熔體中有很大的溶解度，氫在鎂熔體中的溶解度比在鋁熔體中大兩個數(shù)量級，而且其凝固過程中氫的溶解度變化巨大。另外，與鋁合金中氫為游離狀態(tài)不同，鎂合金中氫與基體還存在MgH₂化合物。正是由于鎂合金熔煉時熔體中夾雜物和氫含量較高這一特點不僅使鎂合金凝固后組織疏松嚴重，而且嚴重影響了鎂合金的力學性能、塑性變形能力和耐蝕性能，大大降低了成材率。因此，鎂合金熔煉過程中必須采取有效措施控制熔體品質(zhì)才能進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

由于鎂合金熔體中夾雜物密度與鎂熔體密度相當，夾雜物大多懸浮在鎂熔體中，去除其夾雜非常困難。另外，鎂合金中氫含量遠遠大于在其他金屬熔體的含量。因此，鎂合金熔體中夾雜物和氫去除難度比鋼鐵、鋁等其他金屬熔體大的多。目前，工業(yè)上熔煉鎂合金時主要采用熔劑精煉法、過濾器過濾法和吹氣體法等處理手段來實現(xiàn)凈化，但基本都是手工或利用簡單工具進行操作，這樣采用熔劑精煉時使用的熔劑量比較大，污染也比較大，易產(chǎn)生熔劑夾雜；采用吹氣法時氣體使用量較大成本高。吹氣法生成的氣泡尺寸較大，上浮速度也較快，需要較長的除氣時間，在熔體中各個區(qū)域分布也不均勻且不能與全部熔體充分接觸，除氣效率低；采用過濾法時過濾器易于與化學性質(zhì)活潑的鎂熔體發(fā)生反應，不能長時間使用。因此，基于上述狀況，有必要開發(fā)一種高效的鎂合金熔體復合凈化方法來大幅度提高鎂合金熔體的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有方法存在的問題，本發(fā)明提供一種鎂合金熔體精煉方法，該方法簡單，操作容易，精煉效率高，精煉時間短，污染小，可同時實現(xiàn)鎂合金熔煉與除渣除氣。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種鎂合金熔體精煉方法，其主要包括以下步驟：

(1)將放入保溫容器中的鎂合金坯料進行熔化，熔化后在一定的溫度下靜置；

(2)將預熱到與熔體溫度相當?shù)耐ㄓ性O定好流量和壓力惰性氣體的中空工具頭插入到保溫容器內(nèi)的鎂合金熔體中；

(3)調(diào)整好氣體流量和壓力后啟動熔劑定量供應系統(tǒng)，快速調(diào)節(jié)熔劑定量給定控制裝置；

(4)啟動高強聲空化系統(tǒng)，設定聲空化頻率和功率，將該系統(tǒng)調(diào)制諧振狀態(tài)對合金熔體進行一段時間處理；

(5)鎂合金熔體處理結(jié)束后先關閉高強聲空化系統(tǒng)再關閉熔劑定量供應系統(tǒng)，之后快速將插入熔體中的中空工具頭移出，最后關閉惰性氣體供應系統(tǒng)。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中合金熔化后靜置溫度為合金液相線以上50～100℃。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中插入到保溫容器熔體中的中空工具桿端面距保溫容器底部距離為30～500mm。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中通入熔體中的惰性氣體為氬氣或不與鎂熔體反應的氣體，氣體壓力為0.02～0.8MPa，流量為0.01～5.0L/min。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中通入熔劑量為10～3000g/min。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中高強聲空化頻率為15～50kHz，功率為0.1～10kW。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中精煉處理時間為10s～50min。

所述的一種鎂合金熔體精煉方法，其中熔體處理結(jié)束后應先停聲空化系統(tǒng)和熔劑供應系統(tǒng)，再把工具桿從熔體中提出，最后關閉惰性氣體供應裝置。

利用本申請所述的方法時，本發(fā)明還提供了一種鎂合金熔體精煉裝置，包括高強聲空化系統(tǒng)、熔劑定量供應系統(tǒng)、惰性氣體供應系統(tǒng)和熔體保溫系統(tǒng)四部分組成。