專利名稱：一種低收縮率鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鎂合金，特別涉及ー種MgAlMn系低收縮率鎂合金。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，以汽車(chē)為代表的交通工具需要通過(guò)減輕車(chē)身的重量，來(lái)進(jìn)ー步研發(fā)燃料利用率更高的新產(chǎn)品。在汽車(chē)制造業(yè)中，鎂合金作為ー種新型的輕質(zhì)金屬材料，被汽車(chē)制造廠家用來(lái)替代傳統(tǒng)的鑄鉄，以實(shí)現(xiàn)減輕車(chē)身重量的目的。目前，國(guó)產(chǎn)MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有YM202、YM203、YM204、YM205 ;美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM B的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有AM50A、AM60A、AM60B ；日本標(biāo)準(zhǔn)JIS H的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有MDC2B、MDC4、MDC5 ；歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有EN-MC21210、EN-MC21220、EN-MC21230。這些牌號(hào)的合金，流動(dòng)性、力學(xué)性能、壓鑄性能都十分優(yōu)良，被廣泛用于金屬型鋳造、精密鋳造、低壓鑄造、壓鑄、半固態(tài)鑄造、砂型鋳造等鋳造形式。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題鎂合金在鋳造時(shí)，金屬液在凝固成固體的過(guò)程中，受體積收縮的影響，內(nèi)部應(yīng)カ很大，容易造成鑄件表面開(kāi)裂，甚至發(fā)生鑄件開(kāi)模即斷裂的現(xiàn)象。這種熱裂現(xiàn)象嚴(yán)重的影響了鑄造鎂合金的應(yīng)用，影響到鎂合金件尺寸和合格率。上述壓鑄鎂合金線收縮率為I. 5-2%，無(wú)法有效避免因體積收縮造成的鑄件表面開(kāi)裂現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低收縮率鎂合金。所述技術(shù)方案如下一種低收縮率鎂合金，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土(RE)、Nb、Li組成，其重量百分組成為 Al I. 5-25%,Mn O. 13_2%、稀土 O. 0002_16%、Nb O. 0002-4%,Li O. 0002-9%,其余為Mg。其中，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。優(yōu)選，所述稀土為Gd 或 Gd 與 Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少ー種。優(yōu)選，其重量百分組成為Al I. 6-6. 5 Mn O. 13-0. 7 Gd O. 1-2 NbO. 05-1%, Li O. 02-2%，其余為 Mg。更有選，其重量百分組成為Al 4. 4-6. 5 %, Mn O. 26-0. 6%, Gd O. 1-0. 8%, NbO. 05-0.6%、Li O. 02-2%，其余為 Mg。最優(yōu)選，其重量百分組成為Al 6%,Mn O. 45%,Gd O. 4%,Nb O. 2%,Li 0.5%，其余為Mg。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是本發(fā)明提供的鎂合金中，RE能與Mg形成MgRE化合物，Nb能和其他元素(如Al)形成ー些耐高溫的金屬化合物，Li有強(qiáng)烈的細(xì)化晶粒和浄化合金液作用。由于上述元素的聯(lián)合作用，使合金凝固時(shí)結(jié)晶潛熱發(fā)生改變，在上述元素的吸熱、放熱聯(lián)合作用下，本發(fā)明提供的合金液在模具中保持液態(tài)的時(shí)間明顯長(zhǎng)于現(xiàn)有AM系壓鑄鎂合金，使得合金在凝固過(guò)程中，補(bǔ)縮充分、內(nèi)部熱應(yīng)カ小、抗熱裂性能好，同吋，由于本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金液態(tài)體積和固態(tài)體積變化很小，因此具有充型能力優(yōu)良、收縮率低的特點(diǎn)。本發(fā)明合金還具有優(yōu)良力學(xué)性能，機(jī)械加工性、流動(dòng)性及壓鑄性良好等特性。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金的制作エ藝、熱處理方法說(shuō)明如下I、本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金可通過(guò)以下三種熔煉エ藝制作エ藝一按照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量配制合金，在電阻爐中加入鎂錠、鋁錠、MgMn中間合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金，給所用電阻爐升溫，當(dāng)加入的上述金屬快熔化時(shí)采用氬氣保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)。升溫到720V _780°C時(shí)加入MgRE中間合金(如MgGd、MgY> MgNd等)或AlRE中間合金、AlLi中間合金或MgLi中間合金,并攪拌，在720°C -780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆ー小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如按照氣體含量檢查方法進(jìn)行氣體含量檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理；如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到700°C _740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件。本エ藝中電阻爐也可以用其他熔爐代替；鎂合金覆蓋劑和中間合金產(chǎn)品為市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)品；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。エ藝ニ按照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量配制合金，在真空爐中加入鋁錠、Mn或Mn劑、AlNb中間合金或NbAl中間合金，升溫至820°C，保溫2_8小時(shí)，然后降溫到720°C _780°C，加入鎂錠、RE、AlLi中間合金或MgLi中間合金。待所加入的金屬熔化后在720°C _780°C保溫30分鐘，得合金液，采用氬氣保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)防止合金液氧化。用所得合金液澆ー小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如氣體含量的檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理；如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到700°C -740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件。本エ藝中真空爐可用エ頻爐等其他熔爐替代；鎂合金覆蓋劑、稀土、Mn劑、中間合金為市場(chǎng)上銷(xiāo)售產(chǎn)品；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。エ藝三照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量配制合金，在熔爐中加入標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)MgAlMn系壓鑄鎂合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金，上述金屬快熔化時(shí)采用氬氣保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)。升溫到720°C _780°C時(shí)加入MgRE中間合金(如MgGd、MgY、MgNd等)或AlRE中間合金、AlLi中間合金或MgLi中間合金，并攪拌，在720°C _780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆ー小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如按照氣體含量檢查方法進(jìn)行氣體含量檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理；如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到700°C _740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件。本エ藝中鎂合金覆蓋劑及中間合金為市場(chǎng)上銷(xiāo)售產(chǎn)品；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。 2、本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金的熱處理及其處理方法本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金中的壓鑄件可不進(jìn)行熱處理，其它形式的鋳造件可進(jìn)行熱處理，一般采用T4固溶處理。T4固溶處理工藝為將鑄造件在箱式電阻爐中升溫至3900C，氬氣保護(hù)，保溫16小時(shí)，鑄造件出爐后水淬，水溫50°C。受熔煉過(guò)程選用原料的純度及熔煉、鋳造過(guò)程中其他ー些不可避免的因素的影響，本發(fā)明實(shí)施例提供的壓鑄鎂合金可能會(huì)含有不可避免的雜質(zhì)，如Zn、Fe、Cu、Be等，只要所述雜質(zhì)對(duì)鎂合金的性能不造成明顯影響，并且雜質(zhì)總量控制在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 5 %，単一雜質(zhì)在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. I %以內(nèi)，存在微量雜質(zhì)也是允許的。實(shí)施例I按上述エ藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al I. 5%,Mn O. 13%, Sm O. 0002%, Nb O. 0002%, Li O. 0002%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例2按上述エ藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用半固態(tài)鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 25%,Mn 2%, Y 16%, Nb 4%, Li 9%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例3按上述エ藝ニ所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，鎂合金的重量百分組成為 Al 6%, Mn O. 2%,Gd O. 2%, Nb l%,Li 0.6%，其余為 Mg;本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例4按上述エ藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用低壓鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al I. 6%,Mn O. 13%,Ho O. I %, Nb O. 05%,Li O. 02%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例5按上述エ藝三所述步驟制備鎂合金，制備過(guò)程中所用的所述標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)壓鑄鎂合金為AM60B，鑄件采用精密鋳造，所述鎂合金的重量百分組成為Al 6.5%、Mn 0.7%、Gd 2%、Nb l%,Li 2%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例6按上述エ藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用砂型鋳造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 4. 4%, Mn O. 26%,Gd O. I %, Nb O. 05%,Li O. 02%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例7按上述エ藝ニ所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 6. 5%,Mn O. 6%, Gd O. 8%, Nb O. 6%, Li 2%，其余為 Mg。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例8按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 6. 5%,Mn O. 6%, Gd O. 4%, Nd O. 4%, Nb O. 6%, Li 2%，其余為 Mg。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例9按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 6. 5%,Mn O. 6%, Ce O. 8%, Nb O. 6%, Li 2%，其余為 Mg。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例10按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 2%,Mn O. 2%, La I. 2%,Nb O. 8%, Li 0.1%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例11按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用砂型鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 6%,Mn O. 5%, Tb O. 6%, Nb O. 4%, Li 0.5%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例12按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 10%,Mn l%,Dy 8%, Nb 2%, Li 1.5%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例13按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 3%,Mn O. 65%, Er l%,Nb O. 7%, Li 0.8%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例14按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 Al 5%,Mn O. 5%, Sc O. 5%, Nb 0.8%、Li 0.4%，其余為 Mg。鑄件進(jìn)行熱處理。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。實(shí)施例15按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金重量百分組成為 A16%、Mn O. 45%, Gd O. 4%, Nb O. 2%,Li 0.5%，其余為 Mg。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。對(duì)比實(shí)施例I按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金重量百分組成為A16%、Mn O. 45%, Gd 0.4%、Nb O. 2%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。對(duì)比實(shí)施例2按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金重量百分組成為A16%、Mn O. 45%, Gd 0.4%、Li O. 5%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。對(duì)比實(shí)施例3按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金重量百分組成為A16%、Mn O. 45%, Gd O. 4%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。以上各實(shí)施例提供 的鎂合金鑄件可以含有微量的雜質(zhì)，所述不可避免的雜質(zhì)總量在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 5 %，單一雜質(zhì)在所述鎂合金成品中的重量百分比
<O. 1%。本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的線收縮率參見(jiàn)表I。表I各實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的線收縮率表
權(quán)利要求
1.一種低收縮率鎂合金，其特征在于，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Li組成，其重量百分組成為 Al I. 5-25%, Mn O. 13-2 %、稀土 O. 0002-16 %、Nb O. 0002-4%, Li0.0002-9%，其余為 Mg。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho及Er中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd或Gd與Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任ー項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為Al1.6-6. 5%,Mn O. 13-0. 7%, Gd O. 1-2%, Nb O. 05-1 %、Li O. 02-2%，其余為 Mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任ー項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為Al4. 4-6. 5%,Mn O. 26-0. 6%, Gd O. 1-0. 8%, Nb O. 05-0. 6%, Li O. 02-2%，其余為 Mg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任ー項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為Al6%,MnO. 45%, Gd O. 4%, Nb O. 2%, Li 0.5%，其余為 Mg。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金，其特征在于，所述Nb通過(guò)AlNb中間合金或NbAl中間合金的形式加入所述鎂合金中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低收縮率鎂合金，屬于鎂合金領(lǐng)域。所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Li元素組成，其重量百分組成為Al 1.5-25％、Mn 0.13-2％、稀土0.0002-16％、Nb 0.0002-4％、Li 0.0002-9％，其余為Mg。本發(fā)明通過(guò)在鎂合金中添加稀土元素、Nb元素，改變?chǔ)孪嗟慕Y(jié)構(gòu)，通過(guò)加入Li元素，來(lái)細(xì)化晶粒，由于上述元素的聯(lián)合作用，使合金凝固時(shí)結(jié)晶潛熱發(fā)生改變，得到了一種具有充型能力優(yōu)良，收縮率低，力學(xué)性能優(yōu)良，機(jī)械加工性、流動(dòng)性及壓鑄性良好，適合鑄造的鎂合金。
文檔編號(hào)C22C23/06GK102618759SQ20121010772
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者馮俊 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)