[發明專利]超聲波輔助制備ZM5鎂合金鑄件的方法

在審

• 申請號: 201711218567.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107838387A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 劉穎卓;張娜;崔恩強;張旭亮;肖旅;鄒文兵;陳琦銘;何凱;余國康
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 莊文莉

技術領域

本發明屬于ZM5鎂合金鑄件制備技術領域，特別涉及一種具有組織均勻、抗拉強度及延伸率較高的ZM5鎂合金的鑄件制備方法。

背景技術

高強鑄造輕質合金是運載火箭、宇宙飛船和空間站等航天器的重要結構材料，也是導彈、戰斗機等武器系統的關鍵結構材料，其研究和應用備受關注。鑄造合金的鑄態組織一般比較粗大，而該形態的組織會降低合金的力學性能，限制其工業應用。晶粒細化是提高鑄造合金材料強度和改善塑性的最佳途徑。

在金屬熔體中引入超聲場，利用超聲場獨特的超聲空化和聲流效應與金屬熔體的相互作用，可以顯著改善合金的微觀組織。對于鑄造合金來說，超聲處理是一種很有潛力的細晶強化的方式。

因此，采用特定的導入設備，將大功率超聲波施加到液態金屬的凝固過程，采用合適的熔體超聲處理功率、溫度和時間，用以細化組織，提高性能。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種超聲波輔助制備ZM5鎂合金鑄件的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種超聲波輔助制備ZM5鎂合金鑄件的方法，其包括如下步驟：

S1：將純金屬和中間合金Mg-8Al-0.35Zn-0.40Mn的組成配料，并保溫熔化成熔體；

S2：將所述熔體進行精煉、變質和靜置，得到合金液；

S3：將所述合金液進行超聲處理后，澆鑄、凝固成型，得到所述ZM5鎂合金鑄件，

其中，所述純金屬為純鎂、純鋁和純鋅，所述中間合金為鎂-錳中間合金。

作為優選方案，在步驟S1進行前，將與合金液接觸的設備表面涂覆防護層材料，

所述防護層材料包括按重量百分數計的如下組分：

作為優選方案，步驟S1的具體操作為：

在坩堝中加入RJ-2熔劑，加入量為爐料總量的0.1～0.25％，然后將烘干的純鎂加入坩堝中，待純鎂熔化并升溫至700～720℃時，加入純鋁，溫度在710～730℃時，加入純鋅及鎂-錳合金。

作為優選方案，步驟S2中所述的精煉的方法為：

采用氬氣精煉，吹頭插入熔體下部，通氬氣至以液面有平緩的沸騰，精煉結束后徹底扒除表面熔渣，控制鎂液翻騰時不斷在液面上撒JDMJ溶劑，用量為熔體總重量的1.5～2.0％，精煉開始溫度750℃，精煉溫度控制在740～750℃。

作為優選方案，步驟S2中所述的變質的方法為：

向熔體中加入變質劑，控制所述變質劑的用量為熔體總重量的0.3～0.5％，在740～750℃下進行變質，所述變質劑為菱鎂礦。

作為優選方案，所步驟S2中所述的靜置的方法為：

將精煉后的合金液進行扒渣，在表面撒上RJ-2熔劑，升溫至760～780℃，靜置30min。

作為優選方案，步驟S3中所述超聲處理的溫度為700℃。

作為優選方案，步驟S3中所述超聲的功率為600W。

作為優選方案，步驟S3中所述超聲處理的時間為100s。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、在金屬熔體中引入超聲場，利用超聲場獨特的超聲空化和聲流效應與金屬熔體的相互作用，可以顯著改善合金的微觀組織，增加了形核核心，提高了形核率，同時抑制了晶體的長大，能在短時間內制備出組織更均勻，性能更優的鎂合金鑄件；

2、超聲處理屬于物理方法，操作安全可靠，無化學物質產生，不污染環境，成本低、效率高。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明基于超聲波技術的ZM5鎂合金鑄件的制備流程；

圖2為本發明超聲處理導入溫度對ZM 5鎂合金微觀組織的影響(圖2a為680℃，圖2b為690℃，圖2c為700℃，圖2d為710℃)；

圖3為本發明超聲處理時間的變化對ZM 5鎂合金微觀組織的影響(圖3a為0s，圖3b為50s，圖3c為100s，圖3d為150s)；

圖4為本發明超聲處理功率的變化對ZM 5鎂合金微觀組織的影響(圖4a為0W，圖4b為400W，圖4c為600W，圖4d為800W，圖4e為1000W)。

具體實施方式