一種高塑性稀土變形鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高塑性稀土變形鎂合金Mg-Zn-Mn-Nd-Y，所述鎂合金的各組分百分比為：Zn：1.3~2.5%，Mn：0.7~1.3%，Nd:0.3~0.7%，Y:0.3~0.7%，剩余部分為鎂和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明主要是在Mg-Zn系低合金化的基礎(chǔ)上添加Mn、Nd、Y來細化晶粒，提高室溫強度、熱穩(wěn)定性及塑性成形能力，該合金熱擠壓性能優(yōu)于AZ31合金，有良好的熱加工塑性，可快速擠壓變形，在室溫時抗拉強度260~295MPa,屈服強度190~208MPa,延伸率19~30%。工業(yè)生產(chǎn)時通過擠壓加工出尺寸多樣的板、棒、管、型材及鍛件產(chǎn)品。
【專利說明】一種高塑性稀土變形鎂合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鎂合金材料,特別是一種Mg-Zn-Mn合金，以及這種合金材料的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在工程金屬材料中，鎂材最顯著的特點是質(zhì)量輕。鎂合金具有比強度、比剛度高， 減振性能好，抗輻射能力強等一系列優(yōu)點，是未來十分重要的金屬結(jié)構(gòu)材料和功能材料。隨 著世界各國對能源和環(huán)境保護越來越重視，鎂的研究與開發(fā)出現(xiàn)了新的局面，鎂材成為迅 速崛起的新型工程材料。
[0003] Mg-2Zn-lMn是Mg-Zn系合金中合金化程度較低的一類合金，其熱擠壓性能優(yōu)于 AZ31合金，適合用快速擠壓來降低制品成本，但是其晶粒較粗大，有熱烈傾向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高合金力學性能特別是高塑性的稀 土變形鎂合金。
[0005] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種高塑性稀土變形鎂合金，包括鎂、鋅、錳、 釹、和釔，各組份的質(zhì)量百分比為：ZnL 3?2. 5% ;ΜηΟ· 7?L 3% ;NdO. 3?0· 7% ;Υ0· 3?0· 7% ;不可 避免的雜質(zhì)彡〇. 15% ;其余為鎂。
[0006] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，鋅、錳、釹、和釔的質(zhì)量百分比為：ZnL 9% ;ΜηΟ. 75% ; 制0.63%;￥0.5%。其抗拉強度為〇)3=2951^，屈服強度〇(12=2151^，延伸率為3=25%，通 過二次擠壓延伸可以提高到3=32%。
[0007] 本發(fā)明鎂合金材料中由于添加了稀土元素 Nd和Υ，不但細化了合金的組織，增加 了合金的流動性，改善了合金的鑄造性能，而且在后續(xù)的變形過程中阻礙再結(jié)晶晶粒的長 大，細化變形組織，提高合金的力學性能?？梢允购辖馃嶙冃芜^程中溫度升高時，開始出現(xiàn) 局部熔化的溫度提高，有利于選擇更高的溫度進行擠壓，以提高合金熱變形塑性、減少擠壓 變形抗力，從而提高擠壓速率。因此，本發(fā)明所述的鎂合金適合快速擠壓變形。
[0008] 同時，本發(fā)明還提供一種高塑性稀土變形鎂合金的制備方法，該方法中采用的是 以上所述的鎂合金的組分、含量，包括步驟： (1) 熔化：將鎂錠投入熔化爐并加熔劑熔化，熔劑用量占爐料總量的4-7%，熔化過程 中撒入覆蓋劑以防止燃燒，整個熔化過程控制在3-6小時，且鎂液熔化結(jié)束溫度控制在 670-690 0C ； (2) 合金化：鎂液熔化結(jié)束后在升溫攪拌過程中依次加入鋅錠和細度為120目的錳粉； (3) 精煉及提渣：在720-750°C時添加精煉劑，精煉劑用量占爐料總量的2-3%，精煉時 間40-60min，最后15min將提渣筒放入鎂液中，用氮氣管吹起底渣，落入渣桶中的底渣由于 密度大逐步將鎂液排出，重復提渣過程直至干凈為止； (4) 添加稀土釹及釔：升溫至760-770°C加入鎂釹、鎂釔中間合金，吹氮氣精煉 5-10min ； (5) 靜置降溫：使鋁錳相、夾雜物和熔劑沉降，整個過程時間控制在40-60min，最終溫 度控制在690-7 KTC ; (6) 轉(zhuǎn)液：通過倒吸泵將熔化爐中鎂液轉(zhuǎn)入保溫爐的凈化腔來實現(xiàn)鎂液凈化； (7) 半連續(xù)鑄棒：保溫爐澆鑄腔內(nèi)的澆鑄泵及澆鑄管將鎂液注入鑄錠機上的結(jié)晶器內(nèi)， 開啟冷卻水和鑄錠機進行半連續(xù)鑄棒，澆鑄溫度控制在690-7KTC ; (8) 擠壓加工：將鑄錠在410-420°C下進行14-16小時均勻化退火處理后，進行扯皮，將 扯皮的鑄錠在溫度390-400°C下進行變形加工成制品。
[0009] 本發(fā)明鎂合金材料采用常規(guī)鑄錠制備手段熔鑄，工藝簡單，具有工業(yè)使用價值，使 得現(xiàn)有的工業(yè)條件就能直接生產(chǎn)出高塑性鎂合金。不需要施加特殊的塑性變形工藝措施， 在普通工業(yè)化擠壓、扎制、鍛造等變形加工設(shè)備上就能變形加工，即可獲得高于AZ31鎂合 金的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明方法中用到的半連續(xù)鑄棒生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明方法中用到的轉(zhuǎn)液及澆鑄結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中，1-第一熔化爐，2-第二熔化爐，3-第三熔化爐，4-第四熔化爐，5-保溫爐， 6_第一鑄造機，7-第二鑄造機，8-1腔，9-II腔，10-III腔，11-流孔，12-第一鋼板，13-第 二鋼板，14-篩網(wǎng)，15-轉(zhuǎn)液管，16-轉(zhuǎn)液泵，17-澆鑄泵，18-澆鑄管。

【具體實施方式】
[0013] 圖1所示的是本發(fā)明方法中用到的半連續(xù)鑄棒生產(chǎn)線，包括布置在生產(chǎn)線上的4 臺熔化爐，即第一熔化爐1、第二熔化爐2、第三熔化爐3和第四熔化爐4,以及1臺保溫爐5 和2臺鑄造機：第一鑄造機6和第二鑄造機7。熔化爐為燃氣加熱，具有熔化速度塊，經(jīng)濟效 益高的優(yōu)點，熔化爐大小可調(diào)，來滿足產(chǎn)能需求，一般〇. 8-3. 5噸左右。保溫爐5采用電加 熱控制，能夠很好的控制澆鑄溫度。保溫爐5具有氣體保護系統(tǒng)，采用隊+5^氣體保護，如 圖2所示，保溫爐5內(nèi)設(shè)有長坩堝，保溫爐內(nèi)的長坩堝分割成連通的3個腔，即I腔8、II腔 9和III腔10,1腔8和II腔9之間用隔板隔開，隔板上部留有Φ60 mm的流孔11，該隔板 采用的是鋼板。II腔9和III腔10之間用第一鋼板12、第二鋼板13和兩個鋼板之間的篩 網(wǎng)14組成的隔板隔開。如圖1所示，第一熔化爐1、第二熔化爐2、第三熔化爐3和第四熔 化爐4均設(shè)置在以I腔8中心為圓點的圓上，圓半徑為2500mm，這4個熔化爐在保溫爐兩側(cè) 對稱分布在圓周或圓弧上，熔化爐尺寸〇3000*3100mm。第一鑄造機6和第二鑄造機7設(shè)置 在以III腔10中心為圓點的圓上，圓半徑1800mm。第一鑄造機6和第二鑄造機7在保溫爐 III腔10兩側(cè)對稱分布在圓周或圓弧上。將熔化爐內(nèi)鎂液通過轉(zhuǎn)液管15和轉(zhuǎn)液泵16轉(zhuǎn)入 保溫爐長坩堝I腔8來實現(xiàn)倒液凈化，鎂液在I腔沉淀凈化后從上部流孔11進入II腔，再 通過反向篩網(wǎng)進入ΠΙ腔。I腔沉淀凈化，II腔反向過濾凈化，III腔為澆鑄腔。澆鑄腔內(nèi) 的澆鑄泵17及澆鑄管18將鎂液注入鑄錠機上的結(jié)晶器內(nèi)，開啟冷卻水和鑄錠機進行半連 續(xù)鑄棒。將鑄錠在410-420°C下進行14-16小時均勻化退火處理后，進行扯皮，將扯皮的鑄 錠在溫度390-40(TC下進行變形加工成制品。
[0014] 通過以下實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例中所用的熔劑、覆蓋劑和精 煉劑的成分如表1所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種高塑性稀土變形鎂合金Mg-Zn-Mn-Nd-Y，其特征在于所述鎂合金由鎂、鋅、 錳、釹、釔組成，各組份的質(zhì)量百分比為：Zn :1. 3?2. 5% ;Mn :0. 7?1. 3% ;Nd:0. 3?0. 7% ; Y:0. 3~0. 7% ;不可避免雜質(zhì)彡0. 15% ;其余為鎂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金材料，其特征在于：鋅、錳、釹、和釔的質(zhì)量百分比為： ZnL 9% ;MnO. 75% ;NdO. 63% ;Y0. 5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求I所述鎂合金材料，其特征在于制備方法包括以下步驟： (1)熔化：將鎂錠投入熔化爐并加熔劑熔化，熔劑用量占爐料總量的4-7%，熔化過程 中撒入覆蓋劑以防止燃燒，整個熔化過程控制在3-6小時，且鎂液熔化結(jié)束溫度控制在 670-690 0C ； (2) 合金化：鎂液熔化結(jié)束后在升溫攪拌過程中依次加入鋅錠和細度為120目的錳 粉； (3) 精煉及提渣：在720-750°C時添加精煉劑，精煉劑用量占爐料總量的2-3%，精煉時 間40-60min，最后15min將提渣筒放入鎂液中，用氮氣管吹起底渣，落入渣桶中的底渣由于 密度大逐步將鎂液排出，重復提渣過程直至干凈為止； (4) 添加稀土釹及釔：升溫至760-770°C加入鎂釹、鎂釔中間合金，吹氮氣精煉 5-10min ； (5) 靜置降溫：使鋁錳相、夾雜物和熔劑沉降，整個過程時間控制在40-60min，最終溫 度控制在690-7 KTC ; (6) 轉(zhuǎn)液：通過倒吸泵將熔化爐中鎂液轉(zhuǎn)入保溫爐凈化腔來實現(xiàn)鎂液凈化； (7) 半連續(xù)鑄棒：保溫爐澆鑄腔內(nèi)的澆鑄泵及澆鑄管將鎂液注入鑄錠機上的結(jié)晶器內(nèi)， 開啟冷卻水和鑄錠機進行半連續(xù)鑄棒，澆鑄溫度控制在690-7KTC ; (8) 擠壓加工：將鑄錠在410-420°C下進行14-16小時均勻化退火處理后，進行扯皮，將 扯皮的鑄錠在溫度390-400°C下進行變形加工成制品。
【文檔編號】C22C1/03GK104313438SQ201410611017
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】劉青春, 劉英偉, 翟海濤 申請人:山西八達鎂業(yè)有限公司