專利名稱：含Mg2Si強(qiáng)化相鎂合金的組織細(xì)化熔鑄工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種含有Mg2Si強(qiáng)化相的鎂基合金的組織細(xì)化及其熔鑄工藝，在含Si鎂合金中通過添加工業(yè)純銻的方法，來變質(zhì)Si加入鎂合金中形成的Mg2Si強(qiáng)化相，起到細(xì)化組織和強(qiáng)化合金的作用。屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)為了降低轎車/微型車自身的重量，提高燃料利用率、減輕尾氣排放造成的環(huán)境污染，越來越多地采用輕合金制造的零部件。鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)具有較高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的減振性能和鑄造性能，成為目前汽車工業(yè)首選的減重材料。但是，鎂合金制品目前在汽車上應(yīng)用還很有限，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上使用。障礙是鎂合金的高溫力學(xué)性能差，在溫度超過120℃時(shí)力學(xué)性能將大幅度下降。盡管目前已開發(fā)出了在高溫下具有良好蠕變抗力的鎂合金，如AE42，WE43等，但這類合金大多采用高含量RE(＞2.5％)，Y、Th等貴金屬合金化得到的，這使得合金的成本大幅度的上升，目前只限于賽車、導(dǎo)彈等的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上，并未能在汽車上廣泛應(yīng)用。
目前，除了稀土具有提高鎂合金的耐熱性能外，硅也是對(duì)提高合金耐熱性能有益的元素，但是Si加入鎂合金后會(huì)形成粗大的漢字狀的Mg2Si相，只適于冷卻速度較快的壓鑄，而不適于砂鑄及金屬型鑄造。如70年代德國(guó)大眾汽車公司開發(fā)的壓鑄鎂合金AS41(Mg-4Al-1Si)及AS21(Mg-2Al-1Si)(A.Luo andM.O.Pekguleryuz，J.Mater.Sci.，29(1994)5259-5271)，170℃時(shí)這類合金的蠕變強(qiáng)度高于AZ91和AM60鎂合金，它具有良好的延伸率、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，應(yīng)用于空冷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱、通風(fēng)機(jī)殼等大眾汽車零部件。其中AS21(Mg-2Al-1Si)鎂合金的蠕變強(qiáng)度優(yōu)于AS41鎂合金，但是，由于Al含量較低，合金的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都較AZ91和AM60低，鑄造性能也更差。此外，由于合金中的主要強(qiáng)化相Mg2Si在凝固速度較慢的條件下會(huì)變成粗大的“漢字狀”，從而嚴(yán)重?fù)p害合金的性能。目前盡管已有文獻(xiàn)報(bào)道Ca能夠改善Mg2Si的形貌，但是Ca的加入同時(shí)也增加了合金的熱裂傾向。所以含有Mg2Si強(qiáng)化相的鎂合金目前只能應(yīng)用于凝固速度較快的壓鑄生產(chǎn)，而不能砂鑄，從而限制了該合金的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有細(xì)化含Mg2Si相的鎂合金不足，提出一種集細(xì)化和強(qiáng)化作用于一體的更廉價(jià)的合金化方法，包括其熔煉鑄造工藝，以便擴(kuò)大含Mg2Si強(qiáng)化相鎂合金的應(yīng)用范圍。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種含Mg2Si強(qiáng)化相鎂合金的組織細(xì)化熔鑄工藝，在含Si鎂合金中通過添加工業(yè)純銻的方法，來變質(zhì)Si加入鎂合金中形成的Mg2Si強(qiáng)化相，同時(shí)銻的加入除有上述變質(zhì)作用外兼有強(qiáng)化合金的作用。
本發(fā)明的熔煉和鑄造工藝如下在熔劑或氣體保護(hù)熔煉條件下，將含有Mg2Si的鎂合金按照成分配比熔化后，加入工業(yè)純銻。銻的加入量為0.4-0.8％(重量百分比)。加入方法將在200℃左右烘干1小時(shí)的金屬銻用鋁箔包好后，用鐘罩迅速壓入合金液面以下約半分鐘后，繼續(xù)升高溫度至700℃-720℃，對(duì)合金液進(jìn)行精煉10-20分鐘。然后靜置20分鐘，撈去表面浮渣后進(jìn)行鑄造，鑄造方法可采用壓鑄、低壓鑄造、金屬型鑄造或砂鑄。
實(shí)施例以下通過具體的三個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和效果作進(jìn)一步描述。
每個(gè)實(shí)施例所采用的合金成分、鑄造方法以及與未添加工業(yè)純銻的合金對(duì)比的測(cè)試結(jié)果列于下表之中。

本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，所加合金元素價(jià)廉、鑄造合金的顯微組織明顯細(xì)化，Mg2Si形貌由粗大的漢字狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的多角形的顆粒狀，同時(shí)晶粒尺寸明顯細(xì)化。以Mg-5Al-1Zn-1Si合金為例，晶粒尺寸由138um減少為68um(金屬型鑄造)，合金的室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別大于230Mpa，95MPa，10％，沖擊韌性提高40％以上。
權(quán)利要求
1.一種含Mg2Si強(qiáng)化相鎂合金的組織細(xì)化熔鑄工藝，其特征在于在熔劑或氣體保護(hù)熔煉條件下，將含有Mg2Si的鎂合金熔化后，加入0.4-0.8％(重量百分比)的工業(yè)純銻，加入方法將在200℃左右烘干1小時(shí)的金屬銻用鋁箔包好后，用鐘罩迅速壓入合金液面以下約半分鐘后，繼續(xù)升高溫度至700℃-720℃，對(duì)合金液進(jìn)行精煉10-20分鐘，然后靜置20分鐘，撈去表面浮渣后進(jìn)行鑄造。
2.如權(quán)利要求1所說的一種含Mg2Si強(qiáng)化相鎂合金的組織細(xì)化熔鑄工藝，其特征在于鑄造方法可采用壓鑄、低壓鑄造、金屬型鑄造或砂鑄。
全文摘要
一種含Mg
文檔編號(hào)C22C1/02GK1341766SQ0112646
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者袁廣銀, 丁文江 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)