專利名稱：Az91d稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金的制備工藝，具體為一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的鎂合金鑄件采用壓力鑄造的方法實(shí)現(xiàn)成型，力學(xué)性能較差。壓力鑄造(簡(jiǎn)稱壓鑄)的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半固態(tài)金屬液以較高的速度充填壓鑄型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。高壓和高速填充壓鑄型是壓鑄的是兩大特點(diǎn)。壓射比壓通常是幾兆帕到幾十兆帕，填充速度約在10-50m/s，充型時(shí)間很短，一般在
0.01-0.2s范圍內(nèi)。一般壓鑄方法由于金屬液填充速度快,流態(tài)不穩(wěn)定,鑄件容易生產(chǎn)氣孔，不能進(jìn)行熱處理；對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜鑄件，壓鑄較為困難；不宜小批量生產(chǎn)，主要原因是壓鑄型制造成本高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鎂合金的基本相及制備過程中易產(chǎn)生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學(xué)性能的問題，提供了一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，采用如下步驟:a、將AZ9ID鎂合金放入電阻爐升溫至180-220 V，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續(xù)升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；c、繼續(xù)升溫至760-800°C，加入預(yù)熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg-25%Y中間合金占鎂合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉(zhuǎn)噴吹A(chǔ)r氣結(jié)合MgO泡沫陶瓷過濾，對(duì)鎂液復(fù)合凈化30min ;e、降溫至715-725°C，將金屬液倒入預(yù)熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進(jìn)行T4熱處理，模具預(yù)熱溫度為200-250°C，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時(shí)間20_25s。本發(fā)明所述的鎂合金制備工藝是經(jīng)過大量的反復(fù)試驗(yàn)得出的。擠壓鑄造過程中，擠壓壓力過小，鎂合金組織不夠細(xì)密，擠壓壓力過大，模具易損壞；保壓時(shí)間過短，坯料可能未完全凝固，導(dǎo)致鑄件變形；保壓時(shí)間過長，坯料不易頂出；模具溫度太低，坯料的冷卻速度過快，組織力學(xué)性能差；模具溫度過高，保壓時(shí)間將會(huì)延長，不利于高效生產(chǎn)；同時(shí)采用T4熱處理使稀土釔由晶界擴(kuò)散到晶內(nèi)，鎂合金組織更加均勻，力學(xué)性能提升，鎂合金擠壓鑄造克服了現(xiàn)有鎂合金的基本相及制備過程中易產(chǎn)生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學(xué)性能的問題。本發(fā)明采用先進(jìn)的無熔劑熔煉工藝，并添加稀土元素釔，通過擠壓鑄造成型，提高鎂合金的綜合力學(xué)性能，原先的AZ91D鎂合金采用普通金屬型重力鑄造時(shí)強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度為100.7MPa，延伸率只有1.5% ;而AZ91D稀土鎂合金采用擠壓鑄造工藝后，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 229.0MPa，延伸率達(dá)到了 8.5%，硬度達(dá)到了 85.4，由于高壓凝固和塑性變形同時(shí)存在，制件無縮孔、縮松等缺陷，組織細(xì)密，力學(xué)性能較高，且無需冒口補(bǔ)縮和最后清理，因而液態(tài)金屬或合金利用率高，具有工序簡(jiǎn)化、無需深加工即可使用、節(jié)約原材料的使用且降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，采用如下步驟:a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180 (197或220) °C，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續(xù)升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；C、繼續(xù)升溫至760 (769或800) °C，加入預(yù)熱后的Mg_25%Y中間合金，Mg_25%Y中間合金占鎂合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 (8.9或10)%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉(zhuǎn)噴吹A(chǔ)r氣結(jié)合MgO泡沫陶瓷過濾，對(duì)鎂液復(fù)合凈化30min ;e、降溫至715(716或725) °C，將金屬液倒入預(yù)熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進(jìn)行T4熱處理，模具預(yù)熱溫度為200 (222或250) °C，擠壓壓力為95 (103或105) MPa、保壓時(shí)間20 (22或25) S。具體實(shí)施過程中，拉伸試驗(yàn)在CMT5105型微扣電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，最大試驗(yàn)力100KN，拉伸速率為2mm/min。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)AZ91D稀土鎂合金擠壓態(tài)試樣和固溶處理試樣進(jìn)行光學(xué)顯微組織觀察，試樣所用腐蝕劑配比為:苦味酸lg，乙酸1ml，硝酸1ml，蒸餾水150ml，斷口組織采用SU-1500型掃面電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察；合金的相組成用日本理學(xué)(RIGAKU)公司生產(chǎn)的D/max-rB型X射線衍射儀測(cè)試，實(shí)驗(yàn)條件為40 kV, 100 mA,CuKa輻射，掃描速度5° /min，掃描角度10° -90°。得出的結(jié)論為AZ91D鎂合金采用普通金屬型重力鑄造時(shí)強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度為100.7MPa,延伸率只有1.5%，采用擠壓鑄造制備工藝成型并T4熱處理后抗拉強(qiáng)度達(dá)到了229.0MPa，延伸率達(dá)到了 8.5%，硬度達(dá)到了 85.4，因此擠壓鑄造能夠顯著提高鎂合金的力學(xué)性能。不經(jīng)過熱處理，稀土元素釔的添加對(duì)AZ91D合金的拉伸力學(xué)性能提高不明顯，與AZ91D不熱處理試樣相比，抗拉強(qiáng)度提高了 6.4%，延伸率提高了 30.3%，硬度沒有明顯提高；熱處理后，稀土元素釔的添加能顯著提高合金的拉伸力學(xué)性能，與AZ91D鎂合金擠壓鑄造試樣相比抗拉強(qiáng)度提高了 37.3%，延伸率提高了 285%，硬度提高了 19% ;與AZ91D鎂合金熱處理試樣相比抗拉強(qiáng)度提高了 33.1%，延伸率提高了 165%，硬度提高了 5.7%。因此，稀土元素釔能夠顯著提高AZ91D鎂合金的綜合力學(xué)性能，無論抗拉強(qiáng)度、延伸率還是硬度都有所提聞，其中延伸率的提聞最為明顯。
權(quán)利要求
1.一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，其特征在于:采用如下步驟:a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180-220°C，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續(xù)升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；c、繼續(xù)升溫至760-800°C，加入預(yù)熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg_25%Y中間合金占鎂合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉(zhuǎn)噴吹A(chǔ)r氣結(jié)合MgO泡沫陶瓷過濾，對(duì)鎂液復(fù)合凈化30min ;e、降溫至715_725°C，將金屬液倒入預(yù)熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進(jìn)行T4熱處理，模具預(yù)熱溫度為200-250°C，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時(shí)間20_25s。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，解決了現(xiàn)有鎂合金的基本相及制備過程中易產(chǎn)生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學(xué)性能的問題。a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180-220℃，保溫20min；b、繼續(xù)升溫至400℃，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體；c、繼續(xù)升溫至760-800℃，加入預(yù)熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg-25%Y中間合金占鎂合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、旋轉(zhuǎn)噴吹A(chǔ)r氣結(jié)合MgO泡沫陶瓷過濾，對(duì)鎂液復(fù)合凈化30min；e、降溫至715-725℃，將金屬液倒入預(yù)熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進(jìn)行T4熱處理，模具預(yù)熱溫度為200-250℃，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時(shí)間20-25s。本發(fā)明具有工序簡(jiǎn)化、無需深加工即可使用、節(jié)約原材料的使用且降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/03GK103121095SQ201310077009
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者侯華, 趙宇宏, 靳玉春, 楊偉明 申請(qǐng)人:中北大學(xué)