專利名稱：一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造鎂合金及其制備方法，尤其是涉及高強耐蝕稀土鑄造鎂合金及 其制備方法，屬于金屬材料或者冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強度、比剛度和良好的切削加工性 能，在汽車、航天航空和軍事裝備領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。鑄造鎂合金在鎂合金應(yīng)用 中占很大比重。但是材料力學(xué)性能偏低、耐腐蝕性能差，嚴重制約了鎂合金的應(yīng)用，尤 其是特殊環(huán)境要求的功能部件，主、次承力部件。對于高性能鎂合金部件，壓鑄工藝不 能滿足需要，由于鎂合金的鑄造工藝性能普遍不如鑄造鋁合金，鑄造鎂合金的熱容比鑄 造鋁合金低三分之一左右，薄壁復(fù)雜部件無法釆用重力金屬型鑄造實現(xiàn)成型。
另査專利申請?zhí)枮?00610157013.5的中國專利一種含有稀土的鎂合金及其制備方 法，就是采用壓鑄工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種高強耐蝕稀土鑄造 鎂合金及其制備方法，本發(fā)明的鎂合金材料具有良好的室溫力學(xué)性能和耐腐蝕性能，鑄 造工藝性能良好，可以實現(xiàn)高品質(zhì)部件的制造。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金，其 特征在于鎂合金的組分及其重量百分比為
Nd 1.8 4.0(wt)%;
Gd 1.0 2.0(wt)%;
Zn 0.2 0.8(wt)%;
Zr 0.4 1.0(wt)%;
Ca 0.0~0.8(wt)%;
Fe、 Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.02(wt)%;
Mg 為余量，補足至100 (wt) %。
一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金的制備方法，其特征在于歩驟依次為(1 )將純鎂、Mg-Nd中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ca中間合金、純Zn在150-250°C 預(yù)熱；
(2) 熔化純Mg:將純鎂加入到刷過涂料并經(jīng)過150 25(TC千燥烘烤的坩堝中熔化， 坩堝通入SF6/C02混合氣體，SF6體積含量0.5~2.0 Vol%;
(3) 加入Nd和Gd:在680 730。C先加入Mg-Nd中間合金，熔化后攪拌，之后再加 入Mg-Gd中間合金，熔化并攪拌熔體；
(4) 加入Ca和Zn:在700 73(TC加入Mg-Ca中間合金和工業(yè)純鋅，熔化后攪拌熔
體；
(5) 加入Zr:將熔體溫度升至760 785。C，加入Mg-Zr中間合金并熔化，攪拌均勻， 之后靜置10分鐘 20分鐘，撈去浮渣，在720 750'C進行澆鑄。
所述的澆鑄采用砂型鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造和擠壓鑄造來制造鑄錠或者各類非 壓鑄鎂合金鑄件。
所述的鑄錠或者各類非壓鑄鎂合金鑄件采用如下固溶處理方法和時效處理方法
(1) 固溶處理方法溫度520 54(TC，時間6 10小時，水或者油淬火；
(2) 時效處理方法溫度200-220°C，時間8 16小時。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
鑄造試樣經(jīng)過T6處理，室溫抗拉強度和延伸率分別不小于240MPa和5%， 200°C 溫度下抗拉強度和延伸率分別不小于200MPa和7%。
本發(fā)明的鎂合金，對其進行鑄造工藝性能測試，熔體在720 750。C下澆鑄，鑄型室 溫螺旋型流動性試樣的長度不小于250mm，斷面收縮率不大于1.3%。
本發(fā)明的鎂合金經(jīng)過T6處理后，試樣在室溫5。/。NaCl中性水溶液中，72小時全浸 腐蝕率測試結(jié)果平均腐蝕率不超過每天每平方厘米0.22毫克，即0.22mg.cm—2(^。
發(fā)明的鑄造鎂合金具有熔煉過程的可控性，成本適當，力學(xué)性能、腐蝕性、鑄造工 藝性能好等優(yōu)點，本發(fā)明的鑄造鎂合金可采用砂型鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造或者擠壓 鑄造等工藝制造各類非壓鑄鎂合金部件。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一歩詳細描述。
具體實施實例1:
采用本發(fā)明的鎂合金材料通過砂型鑄造工藝制造鑄件。 合金組分
Nd 2.5(wt)%; Gd l,2(wt)%;Zn 0.4(wt)%; Zr 0.4(wt)%; Ca 0.8(wt)%;
Fe、 Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.005(wt)%;
Mg 余量。
熔煉步驟為-
(1) 按要求配置合金，將純鎂、Mg-25wt%Nd中間合金、Mg-25wt%Gd中間合金、 Mg-10wt%Ca中間合金、Mg-30wt%Zr中間合金、純Zn在150 25CTC預(yù)熱；
(2) 坩堝刷涂料，加熱烘干，在20(TC加入純鎂，加熱熔化；
(3) 熔體溫度在700°C，先加入Mg-25wt%Nd中間合金，熔化后再加入 Mg-25wt%Gd中間合金加熱熔化并攪拌；
(4) 熔體溫度在720。C，加入Mg-10wt。/。Ca中間合金和工業(yè)純鋅；
(5) 升溫至76(TC，加入Mg-30wt。/。Zr中間合金，充分攪拌，降溫至720。C,靜置 IO分鐘，去除浮渣準備澆鑄。
澆鑄的鑄件某車型上的氣門罩，形狀為帶底的五面體，最大外形尺寸為高200mm， 長300mm,寬150mm，鑄件平均壁厚為15mm，鑄型材料采用覆膜砂造型，采用底面 朝上，傾斜15度，底注式澆鑄，澆鑄時間不超過20秒。
鑄件經(jīng)過固溶處理和人工時效處理，部件取樣室溫抗拉強度245MPa，伸長率5%， 室溫5%NaCl全浸腐蝕率每天每平方厘米0.21毫克((Ulmg.cm-Sd-1^
具體實施實例2:
采用本發(fā)明的鎂合金材料的薄壁復(fù)雜部件的差壓鑄造成型。
合金組分
Nd 2.8(wt)%;
Gd 1.4(wt)%;
Zn 0.6(wt)%;
Zr 0.6(wt)%;
Ca 0.2(wt)%;
Fe、 Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.005(wt)%;
Mg 余量。
熔煉步驟為
(1) 按要求配置合金，將純鎂、Mg-25wt%Nd中間合金、Mg-25wt%Gd中間合金、 Mg-10wt%Ca中間合金、Mg-30wt%Zr中間合金、純Zn在150 250。C預(yù)熱；
(2) 坩堝刷涂料，加熱烘干，在20(TC加入純鎂，加熱熔化；(3) 熔體溫度在700°C，先加入Mg-25wt%Nd中間合金，熔化后再加入 Mg-25wt%Gd中間合金加熱熔化并攪拌；
(4) 熔體溫度在72(TC，加入Mg-10wt。/。Ca中間合金和工業(yè)純鋅；
(5) 升溫至765。C，加入Mg-30wt。/。Zr中間合金，充分攪拌后，降溫至720。C，靜 置10分鐘，去除浮渣準備澆鑄。
澆鑄的鑄件為某承力傳動部件，形狀為倒錐形，上下開口，最大外形尺寸為高 450mmX450mmX400mm，鑄件最薄壁厚為5mm，鑄型材料采用覆膜砂造型，根據(jù)需要 設(shè)置內(nèi)冒口，放置冷鐵，采用差壓鑄造工藝，型腔通入保護氣體排出空氣，設(shè)備系統(tǒng)壓 差0.25MPa，充型速度20cm/s，加壓速度1.5KPa/s。
鑄件經(jīng)過固溶處理和人工時效處理，部件取樣室溫抗拉強度260MPa，伸長率5%， 室溫5%NaCl全浸腐蝕率每天每平方厘米0.18毫克(0.18mg.cm—2(1—1 )。
具體實施實例3:
采用本發(fā)明的鎂合金材料的艙體部件的擠壓鑄造成型。
合金組分
Nd 2.2(wt)%;
Gd 1.8(wt)%;
Zn 0.4(wt)%;
Zr 0.6(wt)%;
Ca 0.1(wt)%;
Fe、 Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.005(wt)%;
Mg 余量。 熔煉步驟為
(1) 按要求配置合金，將純鎂、Mg-25wt%Nd中間合金、Mg-25wt%Gd中間合金、 Mg-1 Owt%Ca中間合金、Mg-30wt%Zr中間合金、純Zn在150 250°C預(yù)熱；
(2) 坩堝刷涂料，加熱烘干，在20(TC加入純鎂，加熱熔化；
(3) 熔體溫度在700°C，先加入Mg-25wt%Nd中間合金，熔化后再加入 Mg-25wt%Gd中間合金加熱熔化并攪拌；
(4) 熔體溫度在72(TC加入Mg-10wt%Ca中間合金和工業(yè)純鋅；
(5) 升溫至760。C，加入Mg-30wt。/。Zr中間合金，充分攪拌后，降溫至720°C ，靜 置10分鐘，去除浮渣準備澆鑄。
澆鑄的鑄件為某艙體部件，形狀"H"形筒形件，中間隔層，長度270mm，直徑 155mm，壁厚20mm，性能要求高，采用擠壓鑄造工藝，模具預(yù)熱溫度250°C以上，加 壓壓力160MPa，保壓時間30s，澆鑄過程和鑄型型腔通保護氣。鑄件經(jīng)過固溶處理和人工時效處理，部件取樣室溫抗拉強度310MPa，伸長率7%， 室溫5%NaCl全浸腐蝕率每天每平方厘米0.16毫克(0.16mg.cn^cf1)。
實施例子中，在步驟(2)坩堝通入SF6/C02混合氣體，SFd本積含量1 VoP/。左右， 而固溶處理方法，溫度53(TC左右，時間8小時，水或者油淬火，時效處理方法，溫度 21(TC左右，時間12小時。
權(quán)利要求
1、一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金，其特征在于鎂合金的組分及其重量百分比為Nd 1.8～4.0(wt)％；Gd 1.0～2.0(wt)％；Zn 0.2～0.8(wt)％；Zr 0.4～1.0(wt)％；Ca 0.0～0.8(wt)％；Fe、Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.02(wt)％；Mg 為余量，補足至100(wt)％。
2、 一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金的制備方法，其特征在于步驟依次為(1) 將純鎂、Mg-Nd中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ca中間合金、純Zn在 150-250'C預(yù)熱；(2) 熔化純Mg:將純鎂加入到刷過涂料并經(jīng)過150 25(TC干燥烘烤的坩堝中熔 化，坩堝通入SF6/C02混合氣體，SF6體積含量0.5 2.0 Vol%;(3) 加入Nd和Gd:在680 73(TC先加入Mg-Nd中間合金，熔化后攪拌，之后再 加入Mg-Gd中間合金，熔化并攪拌熔體；(4) 加入Ca和Zn:在700 73(TC加入Mg-Ca中間合金和工業(yè)純鋅，熔化后攪拌熔體；(5) 加入Zr:將熔體溫度升至760 785。C，加入Mg-Zr中間合金并熔化，攪拌均 勻，之后靜置10分鐘 20分鐘，撈去浮渣，在720 75(TC進行澆鑄。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的澆鑄采用砂型鑄造、低壓 鑄造、差壓鑄造和擠壓鑄造來制造鑄錠或者各類非壓鑄鎂合金鑄件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的鑄錠或者各類非壓鑄鎂合 金鑄件采用如下固溶處理方法和時效處理方法(1) 固溶處理方法溫度520 54(TC，時間6 10小時，水或者油淬火；(2) 時效處理方法溫度200 22(TC，時間8 16小時。
全文摘要
一種高強耐蝕稀土鑄造鎂合金及其鑄造方法，其特征在于鎂合金的組分及其重量百分比為Nd 1.8～4.0(wt)％；Gd 1.0～2.0(wt)％；Zn 0.2～0.8(wt)％；Zr 0.4～1.0(wt)％；Ca0.0～0.8(wt)％；Fe、Cu和Ni雜質(zhì)元素的總含量不大于0.02(wt)％；Mg余量補足至100(wt)％，其制備方法是將純鎂熔化后，依次加入Mg-Nd中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ca中間合金、工業(yè)純Zn，待全部熔化后升溫至760～785℃，加入Mg-Zr中間合金熔化后充分攪拌均勻，靜置10分鐘～20分鐘后，撈去浮渣后在720～750℃鑄錠或進行鑄件的澆鑄，本發(fā)明的鑄造鎂合金具有熔煉過程的可控性，成本適當，力學(xué)性能、腐蝕性、鑄造工藝性能好等優(yōu)點，本發(fā)明的鑄造鎂合金可采用砂型鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造或者擠壓鑄造等工藝制造各類非壓鑄鎂合金部件。
文檔編號C22C1/03GK101575683SQ200910099330
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者周靈展, 宋運坤, 華 張, 徐永東, 朱秀榮, 費良軍, 趙國田 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所