專利名稱：：用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種變形鎂合金的制造方法，尤其涉及一種用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法。
背景技術(shù)：
：所謂鎂合金，是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是密度小(1.8g/cm3左右)，比強(qiáng)度高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門。按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。鎂合金在實(shí)用金屬中是最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。因此，鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的。鎂合金的比重雖然比塑料重，但是，單位重量的強(qiáng)度和彈性率比塑料高，所以，在同樣的強(qiáng)度零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外，由于鎂合金的比強(qiáng)度也比鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。雖然鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)不及鋁合金，但懸，比塑料高出數(shù)十倍，因此，鎂合金用于電器產(chǎn)品上，可有效地將內(nèi)部的熱散發(fā)到外面。鎂合金的電磁波屏蔽性能比在塑料上電鍍屏蔽膜的效果好，因此，使用鎂合金可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到?jīng)_擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。鎂合金熔點(diǎn)比鋁合金熔點(diǎn)低，壓鑄成型性能好。鎂合金鑄件抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250MPA，最高可達(dá)600多Mpa。鎂合金還個(gè)有良好的耐腐蝕性能，電磁屏蔽性能，防輻射性能，可做到100%回收再利用。隨著市場(chǎng)對(duì)鎂產(chǎn)品需求應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，從航空、航天、汽車零部件、鋼鐵脫硫、合金壓鑄件、3C產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，到民用產(chǎn)品的不斷研發(fā)，以及鎂合金技術(shù)的進(jìn)一步研究，鎂產(chǎn)品的發(fā)展愈來愈顯現(xiàn)出它獨(dú)特的不可替代的優(yōu)點(diǎn)。Mg-Al-Zn系合金是常用的變形鎂合金，其具有良好的可擠壓性能和綜合力學(xué)性能。然而隨著擠壓速度的增加，擠壓過程中產(chǎn)生的溫升也升高，從而使得在模具出口處的溫度急劇上升，這樣會(huì)造成擠壓成品的晶粒顯著增大，從而導(dǎo)致擠壓成品的力學(xué)性能顯著下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，通過本發(fā)明的方法制造的變形鎂合金可用于進(jìn)行高速的擠壓生產(chǎn)，擠壓速度能夠達(dá)到20m/min，從而能夠有效地降低生產(chǎn)成本，并且擠壓成品的晶粒細(xì)小，具有較高的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明提供了一種用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其中，步驟包括步驟一，將鎂合金熔爐加熱至55060(TC，加入占總合金質(zhì)量百分比為7577%的純鎂錠、57%的純鋁錠以及23%的純鋅錠；步驟二，待純鎂錠、純鋁錠和純鋅錠完全熔化后，加入預(yù)熱至25026(TC的占總合金質(zhì)量百分比為79%的純錳、34%的純鋰以及13%的純鋯；步驟三，待通過上述步驟一和步驟二形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至680。C700'C，攪拌810分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中2025分鐘，其中，超聲波發(fā)生器的功率為400500瓦，頻率為2023KHz;步驟四，將鎂合金熔液的溫度升至74(TC，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2-3。/。的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)1015分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。通過上述步驟制造的鎂合金通過一定的工藝過程配比適當(dāng)比例的鎂、鋁、鋅、錳、鋰以及鋯元素，并且經(jīng)過超聲晶粒細(xì)化，從而具有良好的擠壓特性，在確保良好機(jī)械加工性能的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)20m/min的擠壓速度。本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法的步驟一中，所述純鎂錠、純鋁錠、純鋅錠占總合金質(zhì)量百分比分別為76%、5%和3%。本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法的步驟二中，所述純錳、純鋰以及純鋯占總合金質(zhì)量百分比分別為9%、4%和3%。本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法的步驟三中，所述超聲波發(fā)生器的功率為470瓦，頻率為22KHz。本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法中，所述步驟四之后進(jìn)一步包括，將鑄錠在450至500攝氏度之間回火2至3小時(shí)，再冷卻至350至400攝氏度時(shí)擠壓。本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法中，通過適當(dāng)?shù)墓に囘^程，以及向鎂合金中添加適當(dāng)比例的元素，且通過超聲晶粒細(xì)化來改變鎂合金的晶體形態(tài)，避免形成金屬間化合物，從而改善鎂合金的延展性和加工性。能夠確保實(shí)現(xiàn)20m/min的擠壓速度。圖1為本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法流程示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法做詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，包括如下步驟步驟101，將鎂合金熔爐加熱至550600°C，加入占總合金質(zhì)量百分比為7577%的純鎂錠、57%的純鋁錠以及23%的純鋅錠。由于鎂和氧具有很強(qiáng)的親和力，因此本發(fā)明的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，需要在真空鎂合金熔爐中處理鎂合金，或在不含氧氣的充滿惰性氣體的熔爐中進(jìn)行處理。熔爐的真空度或含氧量可通過外接控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。鎂合金熔爐既可以是普通熔爐，也可以是感應(yīng)式熔爐，優(yōu)選為感應(yīng)式熔爐。具體來說，所述純鎂錠、純鋁錠、純鋅錠可以占總合金質(zhì)量百分比分別為76%、5%和3%。步驟102，待純鎂錠、純鋁錠和純鋅錠完全熔化后，加入預(yù)熱至250260。C的占總合金質(zhì)量百分比為79%的純錳、34%的純鋰以及13%的純鋯。具體來說，所述純錳、純鋰以及純鋯占總合金質(zhì)量百分比分別為9%、4%和3%。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述比例的元素組合能夠在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，充分地優(yōu)化晶相結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，從而顯著地改善鎂合金的綜合力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)高擠壓速度。步驟103，待通過上述步驟一和步驟二形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至680'C70(TC，攪拌810分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中2025分鐘,其中，超聲波發(fā)生器的功率為400500瓦，頻率為2023KHz。本步驟中，鎂合金熔液經(jīng)過攪拌后，使得熔體的合金成分均勻，因而可使合金的質(zhì)量得到大幅度的提高，并且可使熔體溫度趨于一致。隨后經(jīng)過超聲波發(fā)生器進(jìn)行超聲晶粒細(xì)化，極大地提高了制造出的鎂合金的延展性。試驗(yàn)表明，所述超聲波發(fā)生器的功率為470瓦，頻率為22KHz時(shí)更為適當(dāng)。步驟104，將鎂合金熔液的溫度升至74(TC，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2-3%的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)1015分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。本步驟所形成的鑄塊即可實(shí)現(xiàn)20m/min的擠壓速度。為改善鎂合金的性能，也可在擠壓之前，將鑄塊在450至500攝氏度之間回火2至3小時(shí)，再冷卻至350至400攝氏度時(shí)擠壓。以下通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明實(shí)例一實(shí)例一的鎂合金1中包含下列組分的元素<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>將鎂合金熔爐加熱至550°C,加入鎂、鋁以及鋅。待鎂、鋁和鋅完全熔化后，加入預(yù)熱至25(TC的純錳、純鋰以及純鋯。待通過上述步驟形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至680°C，攪拌8分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中20分鐘，其中，超聲波發(fā)生器的功率為400瓦，頻率為20KHz。將鎂合金熔液的溫度升至74(TC，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2.3%的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)10分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。將上述鎂合金鑄錠在380。C的溫度下擠壓成棒材，擠壓速度為20m/min時(shí)，經(jīng)測(cè)試，擠壓棒材的力學(xué)性能如下(其中，為便于說明，與AZ31合金進(jìn)行比較)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)例二實(shí)例二的鎂合金2中包含下列組分的元素<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>將鎂合金熔爐加熱至590°C，加入鎂、鋁以及鋅。待鎂、鋁和鋅完全熔化后，加入預(yù)熱至255"C的純錳、純鋰以及純鋯。待通過上述步驟形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至6卯。C，攪拌10分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中25分鐘，其中，超聲波發(fā)生器的功率為450瓦，頻率為22KHz。將鎂合金熔液的溫度升至740°C，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的3%的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)15分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。將上述鎂合金鑄錠在40(TC的溫度下擠壓成棒材，擠壓速度為20m/min時(shí)，經(jīng)測(cè)試，擠壓棒材的力學(xué)性能如下(其中，為便于說明，與AZ31合金進(jìn)行比較)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)例三實(shí)例三的鎂合金3中包含下列組分的元素<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將鎂合金熔爐加熱至600'C，加入鎂、鋁以及鋅。待鎂、鋁和鋅完全熔化后，加入預(yù)熱至260'C的純錳、純鋰以及純鋯。待通過上述步驟形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至700'C,攪拌10分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中25分鐘，其中，超聲波發(fā)生器的功率為500瓦，頻率為23KHz。將鎂合金熔液的溫度升至74(TC,向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2.8%的鎂合金精煉抓同時(shí)上下攪動(dòng)13分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。將上述鎂合金鑄錠在400r的溫度下擠壓成棒材，擠壓速度為20m/min時(shí)，經(jīng)測(cè)試，擠壓棒材的力學(xué)性能如下(其中，為便于說明，與AZ31合金進(jìn)行比較:u<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>鎂合金具有不良延展性的原因在于其六角晶格結(jié)構(gòu)和形成硬金屬間化合物。本發(fā)明所述方法中，通過添加特殊合金元素改變鎂合金晶體形態(tài)并避免形成金屬間化合物，從而改善延展性和加工性。依照本發(fā)明所述方法制造而得的鎂合金，能夠以20rn/min的速度擠壓成棒材，并且能夠在常溫下進(jìn)行深度沖壓，從而可以應(yīng)用在汽車、3C產(chǎn)品、器皿和一些辦公室自動(dòng)化產(chǎn)品上。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。權(quán)利要求1.一種用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其特征在于，步驟包括步驟一，將鎂合金熔爐加熱至550～600℃，加入占總合金質(zhì)量百分比為75～77％的純鎂錠、5～7％的純鋁錠以及2～3％的純鋅錠；步驟二，待純鎂錠、純鋁錠和純鋅錠完全熔化后，加入預(yù)熱至250～260℃的占總合金質(zhì)量百分比為7～9％的純錳、3～4％的純鋰以及1～3％的純鋯；步驟三，待通過上述步驟一和步驟二形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至680℃～700℃，攪拌8～10分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中20～25分鐘，其中，超聲波發(fā)生器的功率為400～500瓦，頻率為20～23KHz；步驟四，將鎂合金熔液的溫度升至740℃，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2-3％的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)10～15分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。2.如權(quán)利要求1所述的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其特征在于，所述步驟一中，所述純鎂錠、純鋁錠、純鋅錠占總合金質(zhì)量百分比分別為76%、5%和3%。3.如權(quán)利要求2所述的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其特征在于，所述步驟二中，所述純錳、純鋰以及純鋯占總合金質(zhì)量百分比分別為9%、4%和3%。4.如權(quán)利要求1所述的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其特征在于，所述步驟三中，所述超聲波發(fā)生器的功率為470瓦，頻率為22KHz。5.如權(quán)利要求1所述的用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，其特征在于，所述步驟四之后進(jìn)一步包括，將鑄錠在450至500攝氏度之間回火2至3小時(shí)，再冷卻至350至400攝氏度時(shí)擠壓。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于高速擠壓的變形鎂合金的制造方法，包括將鎂合金熔爐加熱至550～600℃，加入占總合金質(zhì)量百分比為75～77％的純鎂錠、5～7％的純鋁錠以及2～3％的純鋅錠；待純鎂錠、純鋁錠和純鋅錠完全熔化后，加入預(yù)熱至250～260℃的占總合金質(zhì)量百分比為7～9％的純錳、3～4％的純鋰以及1～3％的純鋯；待通過上述步驟一和步驟二形成的鎂合金全部熔化后，將鎂合金熔液溫度升至680℃～700℃，攪拌8～10分鐘后，通過超聲波發(fā)生器把超聲波加入到鎂合金熔液中20～25分鐘；將鎂合金熔液的溫度升至740℃，向鎂合金熔液中撒入重量為鎂合金的2-3％的鎂合金精煉劑，同時(shí)上下攪動(dòng)10～15分鐘，最后將鎂合金熔液澆鑄成鑄錠。本發(fā)明的變形鎂合金的擠壓速度顯著提高，可以達(dá)到20m/min。文檔編號(hào)C22F1/06GK101418405SQ20081017222公開日2009年4月29日申請(qǐng)日期2008年10月31日優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日發(fā)明者仝仲盛,吳學(xué)云,孫金鳳申請(qǐng)人:仝仲盛;孫金鳳;吳學(xué)云