一種壓鑄鎂合金及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓鑄鎂合金，其成分按重量百分比包含：Al:4.1-4.5%，Gd:0.45-.055%，Cu:0.1-0.25%，Sb:0.15-0.3%，Mn:0.8-1.2%，F(xiàn)e:0.35-0.4%，Zr:0.55-0.76%，Sn:0.35-0.45%，Ti:0.25-0.36%，Be:0.12-0.16%，Bi：0.2-0.32%，Cr:0.02-0.12%，Nd：0.4-0.56%，V：0.032-0.051%，余量為Mg，該壓鑄鎂合金的制作工藝，成本低且操作簡便，獲得的鎂合金具有較高的強度，使得此類鎂合金具有比傳統(tǒng)商業(yè)鎂合金優(yōu)越的力學性能。
【專利說明】一種壓鑄鎂合金及其制作工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂合金材料領(lǐng)域，尤其是一種壓鑄鎂合金及其制作工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 人們使用金屬材料已有悠久的歷史，由于人類文明的快速發(fā)展，金屬材料的消耗 與日俱增，某些金屬礦產(chǎn)資源逐漸趨于枯竭。鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，隨著鎂產(chǎn) 品市場開放應(yīng)用空間的增大，鎂資源將發(fā)揮更加重要的作用，可能會成為銅、鋁后時代的第 一接力棒。
[0003] 鎂合金比重在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于最輕者，因此，在不減少零部件的強度下，可 減輕鋁或鐵的零部件的重量。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼 相當。在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到?jīng)_擊載荷時，吸收的能量比鋁合金件大，所以鎂合金具有 良好的抗震減噪性能；近年來，由于人們對產(chǎn)品輕量化的要求日益迫切，鎂合金性能的不 斷改善及壓鑄技術(shù)的顯著進步，壓鑄鎂合金的用量顯著增長。特別是人類對汽車提出了進 一步減輕重量、降低燃耗和排放、提高駕駛安全性和舒適性的要求，鎂合金壓鑄技術(shù)正飛速 發(fā)展。此外，鎂合金壓鑄件已逐步擴大到其他領(lǐng)域，如手提電腦外殼，手提電鋸機殼，魚鉤自 動收線匣，錄像機殼，移動電話機殼，航空器上的通信設(shè)備和雷達機殼，以及一些家用電器 具等。
[0004] 得益于中國汽車工業(yè)和3C等行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級及其中國經(jīng)濟地位的顯著提升，鎂 合金行業(yè)令市場看好。其中，汽車行業(yè)的輕量化，環(huán)?；枨?，尤其是新能源汽車的發(fā)展，以 及鎂合金研發(fā)技術(shù)和回收利用技術(shù)的不斷進步，對促使鎂合金的廣泛應(yīng)用將是利好消息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種壓鑄鎂合金的制作工藝，該工藝成本 低且操作簡便，獲得的鎂合金具有較高的強度，使得此類鎂合金具有比傳統(tǒng)商業(yè)鎂合金優(yōu) 越的力學性能。
[0006] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種壓鑄鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1-4. 5%，Gd:0. 45-. 055%，Cu:0. 1-0. 25%,Sb:0. 15-0.3%,Mn:0.8-1. 2%,Fe:0. 35-0. 4%,Zr:0. 55-0. 76%, Sn:0. 35-0. 45%,Ti:0. 25-0. 36%,Be:0. 12-0.16%,Bi：0. 2-0. 32%,Cr:0. 02-0. 12%,Nd： 0· 4-0. 56%，V:0· 032-0. 051%，余量為Mg。
[0007]進一步的，按照重量百分比含量含有：Α1:4· 2%，Gd:0. 5%，Cu:0. 2%，Sb:0. 25%，Mn: 0. 96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0. 3%,Be:0. 14%,Bi：0. 25%,Cr:0. 06%,Nd：0. 5%, V:0· 045%，余量為Mg。
[0008] 另外，還提供一種所述的壓鑄鎂合金的制作工藝，包括以下步驟： (1)原料準備：按照重量百分比含量為原料進行備料，所述原料為純Mg錠、純Al錠、純Zn、純Sb、純Sn、純V、Mg-Ca中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Bi中間合金、Mg-Be中間合金、 Al-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ti中間合金、Mg-Cr中間合金、Al-Fe中間合金； (2) 熔煉：將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在720°C溫度下進行熔 煉，熔煉過程中通入體積比為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原 料融化后，攪拌5分鐘，除去表面雜質(zhì)，在735 °C?745 °C保溫靜置10分鐘后，在通入體積比 為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為30cm 和直徑為Φ20cm的鐵鑄模具中，空冷至溫室，制得母合金鑄錠； (3) 精煉：用壓鑄方法制備高強韌鎂合金，將第一步制得的母合金鑄錠通過MD0250型 鎂合金熔化爐進行熔化，采用N2和SF6混合氣保護，其中SF6的體積百分比溶度為0. 58%， 設(shè)置保護氣體的工作壓力位〇. 5MPa，供氣溫度為375°C，等待壓射時長為5s，熔室溫度為 750°C，泵室溫度為725°C，待母合金鑄錠完全熔化，制得鎂合金精煉料； (4)壓鑄：將熔融的鎂合金精煉料用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄，壓鑄機的壓鑄工 藝參數(shù)如下：模溫機溫度175°C，模具預熱時間65min、壓射低速95%、一塊位置120_、二塊 位置256mm、二塊速度85%、增壓位置372mm、增壓速度56%、壓射終止576min，壓射時間6s、 冷卻時間8s、增壓壓力62MPa和調(diào)模壓力2IMPa，在上述設(shè)置壓鑄工藝參數(shù)下啟動壓鑄機進 行壓鑄，從而制得長35cm和Φ25mm的高強韌鎂合金材料。
[0009] 該發(fā)明采用了熔煉的手法，除去表面雜質(zhì)，達到提高原料純度的技術(shù)效果；采用了 精煉和壓鑄的手法，達到制備高強韌鎂合金的技術(shù)效果；本發(fā)明主要采用Mg和Al作原料， 鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一，又具有比強度和比剛度高、阻尼性和切削性好、易于回收等 優(yōu)點，能夠達到減重、節(jié)能、降低污染，改善環(huán)境的效果；鋁是當前用途十分廣泛的、最經(jīng)濟 適用的材料之一，重量輕和耐腐蝕是其性能的兩大突出特點。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：減輕了重量、適用范圍廣、特別是針對于手提電腦外殼，手提 電鋸機殼，魚鉤自動收線匣，錄像機殼，移動電話機殼，航空器上的通信設(shè)備和雷達機殼，以 及一些家用電器具等，具有良好的適配性，且質(zhì)量較佳，制備工藝也相對較為簡單，僅通過 四個步驟即可完成，反向的減少了成本，效益較高，同時具有比傳統(tǒng)商業(yè)鎂合金優(yōu)越的力學 性能，能夠進行大面積的推廣和適用。

【具體實施方式】
[0011] 實施例1 一種壓鑄鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 2%，Gd:0. 5%，Cu:0. 2%，Sb:0. 25%，Mn：0.96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0.3%,Be:0. 14%,Bi：0. 25%,Cr:0. 06%,Nd： 0· 5%，V:0· 045%，余量為Mg。
[0012] 壓鑄鎂合金的制作工藝，包括以下步驟： (1) 原料準備：按照重量百分比含量為原料進行備料，所述原料為純Mg錠、純Al錠、純 Zn、純Sb、純Sn、純V、Mg-Ca中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Bi中間合金、Mg-Be中間合金、 Al-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ti中間合金、Mg-Cr中間合金、Al-Fe 中間合金； (2) 熔煉：將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在720°C溫度下進行熔 煉，熔煉過程中通入體積比為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原 料融化后，攪拌5分鐘，除去表面雜質(zhì)，在735°C?745°C保溫靜置10分鐘后，在通入體積比 為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為30cm 和直徑為Φ20cm的鐵鑄模具中，空冷至溫室，制得母合金鑄錠； (3) 精煉：用壓鑄方法制備高強韌鎂合金，將第一步制得的母合金鑄錠通過MD0250型 鎂合金熔化爐進行熔化，采用N2和SF6混合氣保護，其中SF6的體積百分比溶度為0. 58%， 設(shè)置保護氣體的工作壓力位〇. 5MPa，供氣溫度為375°C，等待壓射時長為5s，熔室溫度為 750°C，泵室溫度為725°C，待母合金鑄錠完全熔化，制得鎂合金精煉料； (4)壓鑄：將熔融的鎂合金精煉料用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄，壓鑄機的壓鑄工 藝參數(shù)如下：模溫機溫度175°C，模具預熱時間65min、壓射低速95%、一塊位置120_、二塊 位置256mm、二塊速度85%、增壓位置372mm、增壓速度56%、壓射終止576min，壓射時間6s、 冷卻時間8s、增壓壓力62MPa和調(diào)模壓力2IMPa，在上述設(shè)置壓鑄工藝參數(shù)下啟動壓鑄機進 行壓鑄，從而制得長35cm和Φ25mm的高強韌鎂合金材料。
[0013] 實施例2: 一種鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1%，Gd:0. 45%，Cu:0. 1%，Sb:0. 15%，Mn: 0.8%,Fe:0. 35%,Zr:0. 55%,Sn:0. 35%,Ti:0. 25%,Be:0. 12%,Bi：0. 2%,Cr:0. 02%,Nd：0. 4%, V:0· 032%，余量為Mg。
[0014] 所述的壓鑄鎂合金的制作工藝，包括以下步驟： (1) 原料準備：按照重量百分比含量為原料進行備料，所述原料為純Mg錠、純Al錠、純 Zn、純Sb、純Sn、純V、Mg-Ca中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Bi中間合金、Mg-Be中間合金、 Al-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ti中間合金、Mg-Cr中間合金、Al-Fe 中間合金； (2) 熔煉：將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在700°C溫度下進行熔 煉，熔煉過程中通入體積比為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原 料融化后，攪拌5分鐘，除去表面雜質(zhì)，在720°C?735°C保溫靜置10分鐘后，在通入體積比 為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為25cm 和直徑為ΦIOcm的鐵鑄模具中，空冷至溫室，制得母合金鑄錠； (3) 精煉：用壓鑄方法制備高強韌鎂合金，將第一步制得的母合金鑄錠通過MD0250型 鎂合金熔化爐進行熔化，采用N2和SF6混合氣保護，其中SF6的體積百分比溶度為0. 64%， 設(shè)置保護氣體的工作壓力位〇. 68MPa，供氣溫度為350°C，等待壓射時長為5s，熔室溫度為 720°C，泵室溫度為715°C，待母合金鑄錠完全熔化，制得鎂合金精煉料； (4) 壓鑄：將熔融的鎂合金精煉料用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄，壓鑄機的壓鑄工 藝參數(shù)如下：模溫機溫度165°C，模具預熱時間60min、壓射低速92%、一塊位置105mm、二塊 位置226mm、二塊速度82%、增壓位置352mm、增壓速度50%、壓射終止556min，壓射時間6s、 冷卻時間8s、增壓壓力52MPa和調(diào)模壓力16MPa，在上述設(shè)置壓鑄工藝參數(shù)下啟動壓鑄機進 行壓鑄，從而制得長26cm和Φ18mm的高強韌鎂合金材料。
[0015] 實施例3: 一種壓鑄鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1:4. 5%，Gd:0. 55%，Cu:0. 25%，Sb:0. 3%，Mn：1.2%,Fe:0. 4%,Zr:0. 76%,Sn:0. 45%,Ti:0. 36%,Be:0. 16%,Bi：0. 32%,Cr:0. 12%,Nd： 0· 56%，V:0· 051%，余量為Mg。
[0016] 所述的壓鑄鎂合金的制作工藝，包括以下步驟： (1) 原料準備：按照重量百分比含量為原料進行備料，所述原料為純Mg錠、純Al錠、純 Zn、純Sb、純Sn、純V、Mg-Ca中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Bi中間合金、Mg-Be中間合金、 Al-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ti中間合金、Mg-Cr中間合金、Al-Fe 中間合金； (2)熔煉：將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在750°C溫度下進行熔 煉，熔煉過程中通入體積比為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原 料融化后，攪拌5分鐘，除去表面雜質(zhì)，在745°C?765°C保溫靜置10分鐘后，在通入體積比 為C02:SF6=150:1. 5的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為45cm 和直徑為Φ25cm的鐵鑄模具中，空冷至溫室，制得母合金鑄錠； (3) 精煉：用壓鑄方法制備高強韌鎂合金，將第一步制得的母合金鑄錠通過MD0250型 鎂合金熔化爐進行熔化，采用N2和SF6混合氣保護，其中SF6的體積百分比溶度為0.68%， 設(shè)置保護氣體的工作壓力位〇. 65MPa，供氣溫度為385°C，等待壓射時長為5s，熔室溫度為 765°C，泵室溫度為735°C，待母合金鑄錠完全熔化，制得鎂合金精煉料； (4) 壓鑄：將熔融的鎂合金精煉料用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄，壓鑄機的壓鑄工 藝參數(shù)如下：模溫機溫度185°C，模具預熱時間75min、壓射低速105%、一塊位置126mm、二塊 位置265mm、二塊速度95%、增壓位置382mm、增壓速度65%、壓射終止586min，壓射時間6s、 冷卻時間8s、增壓壓力72MPa和調(diào)模壓力32MPa，在上述設(shè)置壓鑄工藝參數(shù)下啟動壓鑄機進 行壓鑄，從而制得長45cm和Φ30mm的高強韌鎂合金材料。
[0017] 實施例1-3得到的合金的性能列于下表

【權(quán)利要求】
1. 一種壓鑄鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1:4. 1-4. 5%， Gd:0. 45-. 055%, Cu:0. l-〇. 25%, Sb:0. 15-0. 3%, Μη :0. 8-1. 2%, Fe:0. 35-0. 4%, Zr:0.55-0.76%, Sn:0.35-0. 45%, Ti:0.25-0. 36%, Be :0. 12-0. 16%, Bi ：0.2-0. 32%, Cr:0. 02-0. 12%，Nd :0· 4-0. 56%，V :0· 032-0. 051%，余量為 Mg。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1:4. 2%， Gd:0. 5%,Cu:0. 2%,Sb:0. 25%, Μη ：0. 96%,Fe:0. 38%,Zr:0. 65%,Sn:0. 4%,Ti:0. 3%, Be :0. 14%, Bi :0· 25%，Cr:0. 06%，Nd :0· 5%，V :0· 045%，余量為 Mg。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述的壓鑄鎂合金的制作工藝，其特征在于： (1) 原料準備：按照重量百分比含量為原料進行備料，所述原料為純Mg錠、純A1錠、純 Zn、純Sb、純Sn、純V、Mg_Ca中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Bi中間合金、Mg-Be中間合金、 Al-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、Mg-Gd中間合金、Mg-Ti中間合金、Mg-Cr中間合金、Al-Fe 中間合金； (2) 熔煉：將稱量好的上述所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在720°C溫度下進行熔 煉，熔煉過程中通入體積比為C02:SF6=150:1. 5的C02/ SF6混合氣體進行保護，待所有原 料融化后，攪拌5分鐘，除去表面雜質(zhì)，在735 °C?745 °C保溫靜置10分鐘后，在通入體積比 為C02:SF6=150:1. 5的C02/ SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為30cm 和直徑為Φ20cm的鐵鑄模具中，空冷至溫室，制得母合金鑄錠； (3) 精煉：用壓鑄方法制備高強韌鎂合金，將第一步制得的母合金鑄錠通過MD0250型 鎂合金熔化爐進行熔化，采用N2和SF 6混合氣保護，其中SF6的體積百分比溶度為0. 58%， 設(shè)置保護氣體的工作壓力位〇. 5MPa，供氣溫度為375°C，等待壓射時長為5s，熔室溫度為 750°C，泵室溫度為725°C，待母合金鑄錠完全熔化，制得鎂合金精煉料； (4) 壓鑄：將熔融的鎂合金精煉料用DCC630m冷室鎂合金壓鑄機壓鑄，壓鑄機的壓鑄工 藝參數(shù)如下：模溫機溫度175°C，模具預熱時間65min、壓射低速95%、一塊位置120_、二塊 位置256mm、二塊速度85%、增壓位置372mm、增壓速度56%、壓射終止576min，壓射時間6s、 冷卻時間8s、增壓壓力62MPa和調(diào)模壓力2IMPa，在上述設(shè)置壓鑄工藝參數(shù)下啟動壓鑄機進 行壓鑄，從而制得長35cm和Φ 25mm的高強韌鎂合金材料。
【文檔編號】C22C1/03GK104278183SQ201410598891
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】楊攀 申請人:楊攀