專利名稱：一種Mg-Sn-Al變形鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬材料領域，特別是涉及ー種不含稀土的強韌兼?zhèn)涞淖冃捂V合金及其制備方法。
背景技術：
由于能源的枯竭，人們對輕量化的追求使得鎂合金成為了研究的熱點，鎂合金有效的合金化元素并不多，僅有的幾種比較好的如:Al、Zn、RE (稀土元素)，其中含Al的鎂合金發(fā)展成為AZ系鎂合金，但只能在室溫條件下使用；含Zn的鎂合金和微量合金化元素Zr的添加發(fā)展成為ZK系鎂合金，主要應用于高溫合金方面，但由于Zr的燒損導致其成本較高，從而制約了其發(fā)展；而含RE的鎂合金發(fā)展成為稀土鎂合金，同時添加Zn元素之后形成ー個性能較為優(yōu)異的體系(Mg-RE-Zn)，由于RE的價格較貴，所以不易于大量應用在民用領域。但是，隨著稀土資源的越來越少，其價格也隨之越來越貴，所以，目前迫切需要開發(fā)不含稀土的高性能的鎂合金，希望能在較高的溫度下使用，所以現在國內外的很多研究者致力于新體系(不含稀土)的鎂合金的研究與開發(fā)。在這種大環(huán)境下，Mg-Sn體系又從新引起了人們的關注。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供ー種Mg-Sn-Al變形鎂合金及其制備方法，得到一種不含稀土的高強、高塑性變形鎂合金。本發(fā)明所涉及的Mg-Sn-Al變形鎂合金原料組分及質量百分含量為:エ業(yè)純錫:4.00% 10.00% ;エ業(yè)純鋁:1.00% 6.00% M:0.01% 1.00% ;鋅:0.01% 1.00% ;其余為エ業(yè)純鎂和不可避免的雜質，所述エ業(yè)純鎂、エ業(yè)純鋁以及エ業(yè)純錫純度都在99%以上；鋅純度在99.5%以上；錳是以4%的鎂錳中間合金的形式添加。其制備步驟如下:I)熔煉鑄錠:根據權利I要求的組分稱取原料，在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉待全部融化之后并上升到720°C，溫度穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑充分攪拌3-6分鐘，并在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在預熱至250 350°C的鐵模720V的條件下澆注。2)均勻化處理:將步驟I)所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在450 520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。3)擠壓:將步驟2)所均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在250 350°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑劑，擠壓比為25: 1，擠壓速度為0.9 1.2m/min,在250 350°C下進行擠壓，制備出型材。本發(fā)明提出的Mg-Sn-Al三元合金是ー種新型的不含稀土的變形鎂合金，在Mg-Sn-Al三元體系中，由于Al和Sn在Mg中的固溶度分別達到了 17%和14.48%，并且Mg-Sn-Al三元合金并沒有三元化合物，只有Mg-Al相(Mg17Al12)、Mg-Sn相(Mg2Sn)和Mg三相，所以Al和Sn在Mg合金中不僅可以起到固溶強化的作用，還可以起到以Mg17Al12和Mg2Sn兩種第二相復合強化的作用，并通過傳統(tǒng)的變形擠壓的方法制備出強韌性都較好的Mg-Sn-Al變形鎂合金。本發(fā)明所用的原料都相對廉價，并且熔點都較低的的原料鋁和錫，通過較為簡單的熔煉ー均勻化熱處理ー擠壓エ藝制備出了強度和韌性都較好的新型變形鎂合金，其強度和韌性和傳統(tǒng)的商用高強鎂合金ZK60相當。
具體實施例方式實施例11)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:4% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在500°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進行擠壓得到棒材。該合金抗拉強度為:295MPa ;屈服強度為:240MPa ;延伸率為:19%。實施例21)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:5% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在500°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進行擠壓得到棒材。該合金抗拉強度為:300MPa ;屈服強度為:245MPa ;延伸率為:21%。實施例31)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:5% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；Zn為:1% ;余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，同時加入鋅，并加入精煉劑六氯こ烷充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄徒。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進行擠壓得到棒材。該合金抗拉強度為:319MPa ;屈服強度為:248MPa ;延伸率為:15%。實施例45)按照重量百分比稱取以下成分:Sn7% ；A13% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。6)在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。7)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。8)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進行擠壓得到棒材。該合金抗拉強度為:361MPa ;屈服強度為:253MPa ;延伸率為:10%。實施例5I)按照重量百分比稱取以下成分:Sn7% ；A16% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的エ業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進行擠壓得到棒材。該合金抗拉強度為:350MPa ;屈服強度為:264MPa ;延伸率為:10%。以上各例中的覆蓋劑都可以采用目前的商用覆蓋劑，如5號覆蓋劑，其成分如下 MgCl224-30%，KC120-26%，CaF 213-15%，BaCl228-31%，NaCl+CaCl2〈8%，不溶物〈1.5%，MgOl.5% o
權利要求
1.一種Mg-Sn-Al變形鎂合金，其特征在于，其原料組分及質量百分含量為:工業(yè)純錫:4.00% 10.00% ;工業(yè)純鋁:1.00% 6.00% ;錳:0.01% 1.00% ;其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質，所述工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋁以及工業(yè)純錫純度都在99%以上；鋅純度在99.5%以上；錳是以4%的鎂錳中間合金的形式添加。
2.根據權利要求1所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金，其特征在于，原料中還有鋅:0.01% 1.00%ο
3.權利要求1或2所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其步驟為: 1)熔煉鑄錠:按權 利要求1的組分稱取原料，在覆蓋劑的保護下，先對工業(yè)純鎂和工業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的工業(yè)純錫和預熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑充分攪拌3-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預熱到250 350 V的鐵模中，制備出鑄錠。
2)均勻化處理:將步驟I)所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在450 520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。
3)擠壓:將步驟2)所均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在250 350°C下預熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑劑，在250 350°C下進行擠壓；擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min。
4.根據權利要求3所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其特特征在于，所述覆蓋劑的成分是:MgCl224-30%，KCl20-26%, CaF213_15%，BaCl228-31%, NaCl+CaCl2〈8%，不溶物〈1.5%, MgO1.5%ο
5.根據權利要求3所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其特特征在于，所述精煉劑米用六氯乙燒。
全文摘要
本發(fā)明屬于鎂合金設計領域，Mg-Sn-Al三元合金屬于一種新型的變形鎂合金，其原料組分及質量百分含量為工業(yè)純錫4.00%～10.00%之間；工業(yè)純鋁1.00%～6.00%之間；其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質。制備步驟為先融化鎂和鋁，然后再加入錫，再加入微合金化元素錳或鋅，通過攪拌、精煉處理之后澆注成鑄錠，隨后進行鑄錠的均勻化熱處理，擠壓得到相應的擠壓型材。本發(fā)明的特征在于，利用相對廉價、并且熔點都較低的的原料鋁和錫制備出強度和韌性都較好的新型變形鎂合金，其強度和韌性與傳統(tǒng)的商用高強鎂合金ZK60相當。
文檔編號C22F1/06GK103114231SQ20131007166
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權日2013年3月7日
發(fā)明者潘復生, 佘加, 湯愛濤 申請人:重慶大學