專利名稱：一種含Sr耐熱鑄造鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含Sr耐熱鑄造鎂合金。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比重小(1.75 1. 85X 103kg/m3,約為鋁的6496，鋼的23%)、比強度和比剛度高、阻尼性和切削加工性好、沖擊功吸收大，以及易回收利用等優(yōu)點，在汽車、航空航天、電子等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用， 被認(rèn)為是一種有效減輕質(zhì)量、節(jié)約能源、環(huán)境友好、有利于可持續(xù)發(fā)展的理想材料。但鎂合金的強度不高，耐熱性能差，限制了其應(yīng)用范圍。由于強度低，用于汽車等領(lǐng)域的鎂合金零部件不得不增大壁厚，因此提高鎂合金的強度和耐熱性，使其具有良好的綜合性能，是新型鎂合金開發(fā)的熱點。在高強度鎂合金的合金化研究中，合金元素的添加主要集中在鋁、鋅、硅、鍶、銅、 鎳、錳、鋯、鈣、鋰和鉍，或者是鈧、釔和稀土元素。其強化機理主要是固溶強化或與鎂形成金屬間化合物強化。目前高強度耐熱鎂合金主要是高稀土含量的合金，由于稀土的價格在國外較高，除在航空航天業(yè)應(yīng)用外，在一般行業(yè)，如汽車企業(yè)采用的不多。我國雖然是稀土大國，但和其它合金元素相比，稀土價格還是偏高。我國的許多研究者往往偏重于稀土鎂合金的研究，一些研究成果中的稀土或鈧、釔的含量高達10%以上，造成鎂合金的價格高，限制了其推廣應(yīng)用。因此，當(dāng)前高強耐熱鎂合金的開發(fā)應(yīng)兼顧提高性能和降低成本兩個方面因素。Si和Sn是提高鎂合金耐熱性能的有益元素，而且價格低廉，它們與鎂反應(yīng)生成的Mg2Si 和Mg2Sn相都具有較高的熔點和硬度，不僅是合金中的強化相，而且能提高鎂合金的高溫性能。研究表明鑄態(tài)Mg-5wt%Sn合金有較好的綜合力學(xué)性能，硅的加入能形成Mg2Si強化相， 但是粗大漢字狀和樹枝狀形態(tài)的Mg2Si相能降低合金的室溫性能，如果能細化Mg2Si相，將進一步提高合金的力學(xué)性能。已有的研究表明加入稀土元素La、Y、Nd、Ce等能夠細化Mg2Si 相，提高合金的室溫和高溫強度，但是稀士價格昂貴，所研發(fā)的鎂合金不具有市場競爭性。 加入堿土元素Sr或Ca同樣可以細化Mg2Si相，提高合金的高溫性能，和稀土相比，堿土元素的價格低廉，因此含堿土元素的Mg-Si耐熱鎂合金是今后的發(fā)展方向之一。最近公開的Mg-Sn-Si-La (公開號101948975)耐熱鎂合金專利，通過添加稀土元素La細化Mg2Si相，同時生成新金屬間化合物L(fēng)a5Si4相，雖然提高了合金的耐熱性能，但是稀土元素La是一種戰(zhàn)略資源，價格昂貴(250元/kg)。本發(fā)明擬公開一種Mg-Sn-Si-Sr系耐熱鎂合金，通過添加價格低廉(40元/kg) 的堿土元素Sr來細化Mg2Si相，同時在合金中形成一種耐熱性能優(yōu)于Mg2Sn的熱穩(wěn)定相 MgSnSr，提高合金的耐熱性能。Sr變質(zhì)Mg2Si相原因如下從熱力學(xué)角度，Sr增大了合金液的過冷度，使Mg2Si相結(jié)晶核心增多，細化了晶粒；從動力學(xué)角度，Sr在鎂中的固溶度低，多余的Sr富集在M&Si相的生長界面前沿，使M&Si相生長受到限制。Mg-Sn-Si-Sr系合金中的M&Si，Mg2Sn和MgSnSr相均具有較好的熱穩(wěn)定性，所以最終制備的合金具有良好的耐熱性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，制備出成本低、室溫抗拉強度彡200MPa、伸長率彡4. 5%，200° C時抗拉強度彡130MPa、伸長率彡10% 的耐熱鑄造鎂合金，該合金在200° C, 75MPa, IOOh條件下，壓縮蠕變量彡0. 05%。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于所述合金的組分及質(zhì)量百分比為Sn 3. 5% 5. 5%, Si 1% 3%, Sr :0. 5% 3%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。雜質(zhì)元素及質(zhì)量百分比為Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%。鎂合金的室溫抗拉強度彡200MPa,伸長率彡4. 5%。200° C條件下，鎂合金的抗拉強度彡130MPa，伸長率彡10%。200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量彡0.05%。本發(fā)明通過添加廉價的Si元素和Sn元素，分別與Mg反應(yīng)生成Mg2Si和Mg2Sn高溫強化相，來提高合金的耐熱性能，降低鎂合金的成本。本發(fā)明通過添加廉價的堿土元素Sr，來改變Mg2Si相的形態(tài)并將其細化，同時生成熱穩(wěn)定相MgSnSr，提高了合金的高溫性能，降低鎂合金的成本。本發(fā)明制備的含Sr耐熱鑄造鎂合金，其室溫抗拉強度彡200Mpa，伸長率彡4. 5%。 200° C時，抗拉強度彡130MPa，伸長率彡10%。在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量< 0.05%。與現(xiàn)有的耐熱鑄造鎂合金相比，本發(fā)明合金具有良好的室溫及高溫性能， 且生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于汽車、電子及航天航空用零部件的生產(chǎn)。


圖1為采用線切割制備的拉伸樣品尺寸； 圖2為Mg-5Sn-2Si-0. 5Sr合金的光學(xué)組織照片； 圖3為Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的光學(xué)組織照片； 圖4為Mg-5Sn-2Si-0. 5Sr合金的SEM照片； 圖5為Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的SEM照片。
具體實施例方式
本發(fā)明公開一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，有良好的室溫及高溫性能，且生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于汽車、電子及航天航空用零部件的生產(chǎn)。所述合金的組分及質(zhì)量百分比為Sn 3. 5% 5. 5%，Si 1% 3%，Sr :0. 5% 3%， 余量為Mg和雜質(zhì)，雜質(zhì)含量及質(zhì)量百分比為!^e ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 0(^%。上述鎂合金的特點是
(1)室溫抗拉強度彡200MPa，伸長率彡4.5% ；
(2)200° C條件下，鎂合金的抗拉強度彡130MPa，伸長率彡10% ；
(3)200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量彡0. 05%。本發(fā)明通過聯(lián)合加入具有強化作用的Sn和Si元素，使它們與Mg形成Mg2Sn和 Mg2Si相來復(fù)合強化鎂合金。金屬間化合物M&Sn相的具有較高的熔點(770°C )和較高硬度 (119HV)，而M&Si相具有更高的熔點(1085°C )和更高的硬度(460HV)，它們都屬于硬質(zhì)相， 所以Mg2Sn和Mg2Si相是合金中非常有用的強化相，能提高鎂合金的拉伸性能和蠕變性能。添加Sr元素的目的是細化晶界上的Mg2Si相，這種晶界上細小的Mg2Si相能夠阻礙晶界滑移和位錯運動，有效提高合金的抗拉強度和延伸率；同時加入Sr元素也會在合金中形成一種耐熱性能優(yōu)于Mg2Sn的熱穩(wěn)定相MgSnSr，提高了合金的耐熱性能；此外Sr作為表面活性元素，凝固時Sr會富集于固液面前沿，使合金中的枝晶間距變小，具有細化晶粒的作用，從而進一步提高合金的性能。本發(fā)明的前期研究結(jié)果表明對于Mg-Sn-Si-Sr系合金，當(dāng)Sn含量介于3. 5% 5. 5%時，合金的抗拉強度和伸長率在均隨Sn含量的增加而提高；繼續(xù)提高Sn含量，脆性的 Mg2Sn顆粒數(shù)量變多且粗化，導(dǎo)致其強韌化作用的減弱，合金性能降低。當(dāng)Si含量介于1% 3%時，加入的Si元素在晶界上形成了 Mg2Si相，提高了合金的強度；但當(dāng)Si含量超過3%， 合金中形成了漢字狀Mg2Si相，在拉應(yīng)力的作用下，形成的裂紋沿著漢字狀Mg2Si相與α-Mg 基體間的界面處擴展，導(dǎo)致合金的力學(xué)性能下降。當(dāng)Sr含量介于0. 5% 3%時，加入的Sr 元素能夠顯著細化晶界上Mg2Si相，如圖2—圖5所示，從而進一步提合金的性能；然而Sr 含量超過3%時，三元MgSnSr相的尺寸增大，對基體產(chǎn)生割裂作用，同時使合金塑性變形不均勻，產(chǎn)生應(yīng)力集中，成為裂紋源，從而劣化合金的性能。上述含Sr耐熱鑄造鎂合金是通過下步驟制備的
(1)配料原料是純度為99.9%的純Mg,99. 9%的純Sn，以及Mg-30%Si和Mg-30%Sr中間合金，各元素的質(zhì)量百分比為Sn 3. 5% 5. 5%，Si 1% 3%，Sr :0. 5% 3%，雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%，余量為 Mg ；
(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用隊和SF6混合氣體作為保護氣體，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg_30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C 720°C，得到液態(tài)金屬；
(3)澆鑄將熔化的金屬液在670°C 690°C澆注；
(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在480°C 520°C下，固溶8 M小時，然后在200°C 240°C下，時效6 M小時，得到含Sr耐熱鑄造鎂合金。步驟(1)中的配料，為了降低熔煉溫度，高熔點元素Si和Sr分別以Mg_30%Si和 Mg-30%Sr中間合金加入。步驟(3)中的澆鑄，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型或砂型。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，需要說明的是，本發(fā)明的保護范圍并不僅限于下述實施例。。實施例1
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 3. 5%、Si :l%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe 彡 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg,99. 9%的純Sn，以及Mg-30%Si和Mg-30%Sr 中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 3. 5%、Si 1%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量!^e彡0. 005%、 Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。
(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在490°C下，固溶8小時，然后在210°C下，時效 18小時。得到的Mg-3. 5Sn-lSi-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為205MPa，伸長率為4. 5% ； 200°C時，抗拉強度為131MPa，伸長率為10. 8%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。拉伸樣品采用線切割取樣，樣品尺寸如圖1所示，Ll=40, 12=20, L3=12, L4=3, Rl=4. 5，Φ 1=Φ2=3。實施例2
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :4%、Si :1%、Sr :2%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :4%、Si :1%、Sr :2%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在520°C下，固溶18小時，然后在200°C下，時效 12小時。得到的Mg-4Sn-lSi-2Sr鎂合金的室溫抗拉強度為230MPa，伸長率為5% ；200° C 時，抗拉強度為146MPa，伸長率為13%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為 0. 03%。實施例3
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4%,Si :2%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4%,Si 2%,Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量i^eSO. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在480°C下，固溶8小時，然后在230°C下，時效 24小時。得到的Mg-4Sn-2Si-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為208MPa，伸長率為4. 6% ； 200° C時，抗拉強度為136MPa，伸長率為11%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例4
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :4%、Si :2%、Sr :1%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :4%、Si :2%、Sr :1%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在490°C下，固溶M小時，然后在220°C下，時效 12小時。得到的Mg-4Sn-2Si-lSr鎂合金的室溫抗拉強度為225MPa，伸長率為5. 1% ； 200° C時，抗拉強度為142MPa，伸長率為12. 7% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例5
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :4%、Si :3%、Sr :3%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :4%、Si :3%、Sr :3%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在510°C下，固溶12小時，然后在210°C下，時效 12小時。得到的Mg-4Sn-3Si-3Sr鎂合金的室溫抗拉強度為220MPa，伸長率為4. 8% ； 200° C時，抗拉強度為140MPa，伸長率為12% ；在200° C, 75MPa, IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例6
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :l%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe 彡 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg,99. 9%的純Sn，以及Mg-30%Si和Mg-30%Sr 中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si 1%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量!^e彡0. 005%、Cu彡0. 015%、Ni彡0. 002%，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶8小時，然后在210°C下，時效 24小時。得到的Mg-4. 5Sn-lSi-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為210MPa，伸長率為4. 8% ； 200° C時，抗拉強度為133MPa，伸長率為11. 8%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例7
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :2%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe 彡 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg,99. 9%的純Sn，以及Mg-30%Si和Mg-30%Sr 中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si :2%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量!^e彡0. 005%、 Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在490°C下，固溶8小時，然后在220°C下，時效 18小時。得到的Mg-4. 5Sn-2Si-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為215MPa，伸長率為4. 7% ； 200° C時，抗拉強度為137MPa，伸長率為11. 6%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例8
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :3%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe 彡 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg,99. 9%的純Sn，以及Mg-30%Si和Mg-30%Sr 中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si :3%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量!^e彡0. 005%、 Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在670°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶18小時，然后在200°C下，時效 18小時。
得到的Mg-4. 5Sn-3Si-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為214MPa，伸長率為4. 8% ； 200° C時，抗拉強度為131MPa，伸長率為12%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例9
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :l%、Sr :1%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si :1%,Sr 1%、雜質(zhì)含量！^彡0. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶18小時，然后在210°C下，時效 12小時。得到的Mg-4. 5Sn-lSi-lSr鎂合金的室溫抗拉強度為213MPa，伸長率為4. 9% ； 200° C時，抗拉強度為135MPa，伸長率為12. 2% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例10
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :3%、Sr :1%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si 3%,Sr 1%、雜質(zhì)含量！^彡0. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在510°C下，固溶M小時，然后在210°C下，時效 18小時。得到的Mg-4. 5Sn-3Si-lSr鎂合金的室溫抗拉強度為220MPa，伸長率為4. 9% ； 200° C時，抗拉強度為137MPa，伸長率為12. 3% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例11
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :2%、Sr :2%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si 2%,Sr :2%、雜質(zhì)含量！^彡0. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在510°C下，固溶M小時，然后在220°C下，時效 18小時。得到的Mg-4. 5Sn-2Si-2Sr鎂合金的室溫抗拉強度為242MPa，伸長率為5. 4% ； 200° C時，抗拉強度為165MPa，伸長率為13. 2%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 03%。實施例12
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 4. 5%、Si :3%、Sr :2%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 4. 5%、Si 3%,Sr :2%、雜質(zhì)含量！^彡0. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在520°C下，固溶M小時，然后在220°C下，時效 18小時。得到的Mg-4. 5Sn-3Si-2Sr鎂合金的室溫抗拉強度為234MPa，伸長率為5. 1% ； 200° C時，抗拉強度為154MPa，伸長率為12. 6% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例13
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :5%、Si :1%、Sr :1%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :5%、Si :1%、Sr :1%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在670°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。
10
(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在490°C下，固溶M小時，然后在240°C下，時效 6小時。得到的Mg-5Sn-lSi-lSr鎂合金的室溫抗拉強度為214MPa，伸長率為4. 8% ； 200° C時，抗拉強度為138MPa，伸長率為12% ；在200° C, 75MPa, IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例14
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :5%、Si :1%、Sr :2%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :5%、Si :1%、Sr :2%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為700°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在680°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶18小時，然后在230°C下，時效 12小時。得到的Mg-5Sn-lSi-2Sr鎂合金的室溫抗拉強度為238MPa，伸長率為5. 5% ； 200° C時，抗拉強度為158MPa，伸長率為13. 6% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 03%。實施例15
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 5%,Si :2%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 5%,Si 2%,Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量i^eSO. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶M小時，然后在220°C下，時效 18小時。得到的Mg-5Sn-2Si-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為227MPa，伸長率為5. 4% ； 200°C時，抗拉強度為148MPa，伸長率為13. 2% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 03%。Mg-5Sn-2Si-0. 5Sr合金的光學(xué)組織照片如圖2所示，SEM照片如圖4所示。實施例16 含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :5%、Si :2%、Sr :2%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :5%、Si :2%、Sr :2%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶M小時，然后在220°C下，時效 18小時。得到的Mg-5Sn-2Si-2Sr鎂合金的室溫抗拉強度為250MPa，伸長率為6. 0% ；200°C 時，抗拉強度為170MPa，伸長率為15% ；在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為 0. 04%οMg-5Sn-2Si-2Sr合金的光學(xué)組織照片如圖3所示，SEM照片如圖5所示。實施例17
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 5%,Si :3%、Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 5%,Si 3%,Sr :0. 5%、雜質(zhì)含量i^eSO. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為710°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶18小時，然后在220°C下，時效 12小時。得到的Mg-5Sn-3Si-0. 5Sr鎂合金的室溫抗拉強度為217MPa，伸長率為4. 9% ； 200° C時，抗拉強度為138MPa，伸長率為11. 8%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。實施例18
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn :5%、Si :3%、Sr :1%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn :5%、Si :3%、Sr :1%、雜質(zhì)含量Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、 Ni彡0. 00 ，其余為Mg的比例配料。
12
(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在510°C下，固溶M小時，然后在230°C下，時效 18小時。得到的Mg-5Sn-3Si-lSr鎂合金的室溫抗拉強度為2^MPa，伸長率為5. 2% ； 200° C時，抗拉強度為144MPa，伸長率為13% ；在200° C, 75MPa, IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 03%。實施例19
含Sr耐熱鑄造鎂合金，各組分及質(zhì)量百分比分別為Sn 5. 5%、Si :3%、Sr :3%、雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005%、Cu ( 0. 015%、Ni ( 0. 002%,其余為 Mg。制備方法如下
(1)配料原料采用純度為99. 9%的純Mg、99. 9%的純Sn，以及Mg_30%Si和Mg_30%Sr中間合金，按照元素質(zhì)量百分比Sn 5. 5%、Si 3%,Sr :3%、雜質(zhì)含量！^彡0. 005%,Cu^O. 015%、 Ni ( 0. 00 ，其余為Mg的比例配料。(2)熔煉采用鐵坩堝，在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體，按體積百分比計，隊95%，SF6 5%，首先熔煉金屬Mg，待其全部熔化后依次加入 Mg-30%Si中間合金、純Sn和Mg-30%Sr中間合金，控制熔煉溫度為720°C，得到液態(tài)金屬。(3)澆鑄將金屬液在690°C澆注，在正常鑄造工藝下，模型采用金屬型。(4)熱處理將步驟(3)所得產(chǎn)物在500°C下，固溶12小時，然后在210°C下，時效 12小時。得到的Mg-5. 5Sn-3Si-3Sr鎂合金的室溫抗拉強度為215MPa，伸長率為4. 6% ； 200° C時，抗拉強度為135MPa，伸長率為11. 5%;在200° C，75MPa，IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量為0. 02%。
權(quán)利要求
1.一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于所述合金的組分及質(zhì)量百分比為Sn: 3. 5% 5. 5%, Si 1% 3%, Sr :0. 5% 3%,余量為 Mg 和雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于雜質(zhì)元素及質(zhì)量百分比為 Fe ( 0. 005%, Cu ( 0. 015%, Ni ( 0. 002%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于鎂合金的室溫抗拉強度彡200MPa，伸長率彡4. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于20(TC條件下，鎂合金的抗拉強度彡130MPa，伸長率彡10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于200°C，75MPa,IOOh條件下，合金的壓縮蠕變量< 0. 05%。
全文摘要
一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于所述合金的組分及質(zhì)量百分比為Sn3.5%～5.5%、Si1%～3%、Sr0.5%～3%，余量為Mg和雜質(zhì)。本發(fā)明通過聯(lián)合加入Sn和Si元素，以生成Mg2Sn和Mg2Si高溫強化相，加入Sr元素的目的是細化Mg2Si相，同時形成一種耐熱性能優(yōu)于Mg2Sn的熱穩(wěn)定相MgSnSr。與現(xiàn)有的耐熱鑄造鎂合金相比，本發(fā)明合金具有良好的室溫及高溫性能，且生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于汽車、電子及航天航空用零部件的生產(chǎn)。
文檔編號C22C23/00GK102409208SQ20111037964
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者任英磊, 尤俊華, 李慶豐, 邱克強, 郝帥 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)