[發(fā)明專利]一種具有極其優(yōu)異壓鑄性能的鎂鍶合金

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• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107723549A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06;C22F1/02
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技術(shù)領域

本發(fā)明涉及合金技術(shù)領域，具體地說，涉及一種鎂鍶合金。

背景技術(shù)

鎂合金具有密度小、散熱性好、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性能佳及原料豐富等優(yōu)點，在航空天、汽車等領域己有較長的應用歷史。但鎂合金為hcp結(jié)構(gòu)，塑性變形能力較差，這在很大程度上限制了它的使用性能和應用范圍。將鍶加入鎂合金后，可使其加工性能得到很大改善。鎂鍶合金具有鎂合金沒有的一系列特點。高的比強度和比剛度；抗高能粒子穿透能力強，電磁屏蔽性能優(yōu)；低溫力學性能和切削加工性能好；新型鎂鍶合金，同樣大小，重量只有鋁合金的一半，但比強度高于鋁合金。與鋁合金相比，它能減重40-50wt.%，與一般鎂合金相比，能減重20-30wt.%；阻尼性能優(yōu)異，衰減系數(shù)是鋁合金的十幾倍，減震降噪效果好，在屏蔽電磁干擾方面表現(xiàn)突出。

隨著當今世界對結(jié)構(gòu)材料輕量化、減重節(jié)能、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展要求的日益提高，鎂鍶合金在需要輕量化結(jié)構(gòu)材料的交通、電子、醫(yī)療產(chǎn)品等領域展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。鎂鍶合金在電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、戶外器材等領域有著廣泛用途，如筆記本電腦、手機、攝像機、照相機的外殼等，都要求輕型化。鎂鍶合金已進入汽車制造領域，運用于方向盤、儀表盤等。此外，如通訊基站、散熱片、照相機三腳架等，用鎂鍶合金制造的話，能減輕很多重量。

但是, 鍶屬于活潑元素,在大氣環(huán)境下很容易和氧氣或者氮氣進行劇烈的反應而產(chǎn)生燃燒或者爆炸。在鎂鍶合金冶煉過程中, 為了防止鎂鍶熔體的氧化燃燒，傳統(tǒng)中通常采用保護氣體或者熔劑保護熔煉。（1）氣體保護熔煉：氣體保護熔煉通常是指熔煉過程中在鎂鍶合金熔體表面填充惰性氣體或者能夠與鎂鍶合金反應生成致密保護膜的氣體，從而隔絕空氣中的氧。(2)熔劑保護熔煉：熔煉鎂鍶合金用的熔劑有覆蓋作用。熔融的熔劑借助表面張力的作用，在熔體表面形成連續(xù)、完整的覆蓋層。隔絕空氣，阻止鎂鍶合金與空氣中氧氣、水分的反應，防止了鍶的氧化。但是，這兩種方法的使用都因其存在難以避免的缺陷而受到限制。例如,易產(chǎn)生有毒氣體污染環(huán)境和造成熔劑夾雜而損害合金性能。而且熔劑夾雜容易成為產(chǎn)品在使用過程中的腐蝕源，加速材料腐蝕，降低使用壽命。此外，熔劑中的氯鹽和氟鹽在高溫下易揮發(fā)產(chǎn)生某些強腐蝕性氣體，破壞廠房、設備及生態(tài)環(huán)境。

合金壓力鑄造是利用外加的壓力，借助模具一定的溫度梯度，讓鑄件按設定的凝固方向凝固，以利鑄件及時得到熔體的補充。再加上機臺，模具合理的設計、司爐、澆筑員的正確操作，才能鑄造出理想的鑄件。但是，當鎂鍶合金充型和補縮進行鑄造時，熔體充型過程中容易產(chǎn)生紊流，使合金液易卷氣和氧化，因此在鎂合金鑄件中容易產(chǎn)生針孔、氣孔及夾雜等缺陷。

本發(fā)明提供了一種具有在700-800度之間熔煉時具有極其優(yōu)異鑄造性能的鎂鍶合金，且在此溫度區(qū)間熔煉的合金最終產(chǎn)品具有現(xiàn)有鎂鍶合金的力學性能。該鎂鍶合金具有低的液固相凝固溫度范圍，可以解決鑄造時熱裂傾向大，鑄造空洞和疏松明顯，熔體處理工藝粗放、質(zhì)量差、熱裂傾向大、鑄造性能差，制品成品率低、高溫強度低、廢品料及渣料回用性差等技術(shù)難題。同時，該鎂鍶合金材料適合于薄壁零件的保護氣氛下的壓力鑄造，特別是適合鑄造要求具備輕量化特征的輕型結(jié)構(gòu)材料，具有巨大的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有極其優(yōu)異壓鑄性能的鎂鍶合金及其加工工藝。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有在700-800度之間熔煉時具有極其優(yōu)異壓鑄性能的鎂鍶合金。按重量百分比計，合金的組成為：Sr:1.0-1.5wt.%,Ba:0.4-0.8wt.%,Co:0.4-0.9wt.%,Si:1.2-1.5wt.%, Ge:0.6-0.8wt.%,Gd:0.1-0.2wt.%,Ce:0.2-0.4wt.%,B:0.3-0.5wt.%，余量為鎂。該鎂鍶合金在熔煉過程因為揮發(fā)和形成爐渣等原因而損失的重量在2.0-5.0wt.%左右。

上述鎂鍶合金的制備方法，包括如下步驟：將如上配比的原料加入到大氣環(huán)境下的感應電爐內(nèi)，并采用碳化硅坩堝。感應加熱到700-800度形成合金溶液，并利用電磁攪拌效應充分攪拌10分鐘左右。將合金液體在700-800度保溫靜置10分鐘后澆鑄到熱頂同水平設備內(nèi)進行半連續(xù)鑄造，鑄錠下移速度為12-14m/min。該鑄錠可以當做鑄造原料用于后續(xù)工序的壓力鑄造來制備復雜形狀的鎂鍶合金鑄件。這些鑄件的最后熱處理工序為：真空固溶處理460度，2.3小時；真空時效處理160度，2.1小時。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：