[發明專利]堿土元素變質的耐熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410547950.6
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104313426A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 王旭;王寶剛;張國福;劉峰
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 姜婷婷

技術領域

本發明涉及一種鎂合金，具體涉及一種堿土元素變質的耐熱鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

???????鎂合金作為最輕的金屬結構材料，具有較高的比強度和比剛度、良好的鑄造性能和機械加工性能及阻尼特性，具有廣泛的應用前景，其中新型輕質高強耐熱鎂合金是第三代活塞材料的最佳選擇。

???????Mg-Al-Si系耐熱鎂合金由于具有較好的高溫性能和明顯的成本優勢等方面的特點，因此其研究開發同其它的Mg-Al系耐熱鎂合金一樣，正受到國內外的廣泛關注和高度重視。盡管國內外對于AS系耐熱鎂合金的研究開發已開展了大量卓有成效的研究工作，并取得了眾多積極的研究成果。但總的來講，由于生產工藝和性能等方面的原因，現有Mg-Al-Si系耐熱鎂合金還難以適應工業化應用的要求。因此需要對現有AS系鎂合金進行改性，以提高其綜合性能。

發明內容

???????為解決上述技術瓶頸問題，本發明提供一種堿土元素變質的耐熱鎂合金，具有比強度高、比模量高、耐熱性能好的特點，解決了現有技術中AS系耐熱鎂合金難以適應工業化應用要求的問題。

本發明的另一目的在于提供一種堿土元素變質的耐熱鎂合金的其制備方法。

本發明的技術方案如下：

堿土元素變質的耐熱鎂合金，其成分質量百分比為：Al?2.5~3.4，Si?0.5~1.4，Mn?0.05~0.14，Sr?0.05~1.54，雜質元素總量小于0.04，其余為Mg。

本發明的制備方法包括以下步驟：

a)?將純鎂錠（99.97wt.%）、純鋁錠（99.95wt.%）、鎂硅中間合金（Mg-30Si）及鋁鍶中間合金（Al-10Sr）按上述質量百分比配料，并在130-170^oC進行預熱處理；同時把熔鑄用石墨坩堝與澆注用金屬鋼模均進行低溫預熱處理；

b)?將上述預熱過的合金在具有氣體保護裝置的坩堝電阻爐中進行熔煉，熔煉與澆注過程中，一直采用SF6+CO₂混合氣體保護；

c)?將上述純鎂錠放入事先預熱過的石墨坩堝中，快速加熱至650^oC±5^?oC，待純鎂錠完全熔化后，均勻緩慢加熱到溫度680^oC時，去除表面氧化雜質后，加入上述純鋁錠，并繼續加熱至720^oC熔化，此時再加入鎂硅中間合金及鋁鍶中間合金，采用機械攪拌5-10min，使其充分熔合；

d)?上述合金熔體在750^oC保溫30min，然后將合金熔體倒入已預熱的金屬鋼模中，在空氣中自然冷卻或者包套形式的外加水冷裝置中，得到鑄造態堿土鎂合金；

e)?將鑄造態堿土鎂合金進行T6熱處理，得到綜合性能較高的ASJ堿土耐熱鎂合金。

所述的ASJ堿土耐熱鎂合金型號為AS31J耐熱鎂合金，堿土鍶在耐熱鎂合金Mg-Al-Si中起到變質細化作用。

所述的T6熱處理工藝條件為：420^oC-450^?oC?/6-12h固溶處理+水淬，160-190^oC/16-72h人工時效處理。

同現有的技術相比，本發明具有以下特點：

1)?鑄態AS31J合金顯微組織：主要由灰白色基體α-Mg、白色相β-Mg₁₇Al₁₂相以及黑色漢字狀和塊狀相Mg₂Si所組成。Mg₂Si相為合金的主要強化相，Mg₂Si析出相具有與鎂相近的低密度（1.9g/cm³），高熔點（1085^oC）、硬度（460HV_0.3）和彈性模量以及低熱膨脹系數（7.5×10^-6K^-1）。