本發(fā)明涉及一種鎂合金，特別是涉及一種汽車零部件用鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎂是目前最輕的金屬材料，鎂合金現(xiàn)廣泛的應(yīng)用于汽車制造、航空航天、電子產(chǎn)品、家用電器等行業(yè)。鎂合金不僅具有重量輕、比強(qiáng)度和比剛度高，而且具有鑄造、加工和尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異、易回收等特點(diǎn)，因此被認(rèn)為是21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的綠色結(jié)構(gòu)材料。

鎂合金所具有的上述各種優(yōu)點(diǎn)，致使鎂合金近年來(lái)在工業(yè)上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中，又以鎂合金在汽車零部件中的應(yīng)用為重點(diǎn)，用以滿足汽車工業(yè)輕量化的要求。而在汽車零部件生產(chǎn)中，汽車輪轂由于需要具有較高強(qiáng)度和較高塑性的材料，且同時(shí)還應(yīng)滿足耐磨、耐腐蝕、高表面光潔度等使用特點(diǎn)，使得就目前現(xiàn)有的鎂合金品種來(lái)說(shuō)，難以找出完全滿足其性能要求的鎂合金品種。

目前，常用的Mg-Al系鎂合金中，AZ91和AM60鎂合金占汽車上鎂合金應(yīng)用總量的90％。AZ91具有較高的強(qiáng)度，但其較低的伸長(zhǎng)率局限了AZ91在部分要求高塑韌性的汽車零部件上的應(yīng)用(如汽車輪轂)；AM60是具有較好塑韌性的鎂合金，但AM60由于本身含Al量較低，合金中含Al的二次化合物的析出量有所減少，致使其合金的強(qiáng)度有所降低。所以，雖AM60鎂合金具有良好的塑韌性，而就綜合性能來(lái)說(shuō)，仍不能完全滿足需具有高強(qiáng)高韌性能的汽車零部件的使用要求，尤其在強(qiáng)度方面特別突出。AM60與AZ91相比具有生產(chǎn)成本更低的特點(diǎn)，因此從降低生產(chǎn)成本考慮，擴(kuò)大AM60鎂合金的使用范圍、提高其應(yīng)用價(jià)值，突破目前制約AM60合金應(yīng)用在汽車零部件上的“瓶頸”以提高其強(qiáng)韌性，研究出可用于汽車零部件的高強(qiáng)高韌鎂合金就顯得尤為有意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服AM系鎂合金的不足，提供一種具有良好組織及優(yōu)異性能，高強(qiáng)、高韌性的汽車零部件用鎂合金及其制備方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種汽車零部件用鎂合金，其組分及重量百分?jǐn)?shù)為：Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.021～0.080％，C:0.00125～0.00385％，RE:0.005～0.03％，雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％，余量為Mg。

一種汽車零部件用鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

第一步，鋼坩堝加熱至450℃，通入保護(hù)氣體SF6和CO2，5min后加入經(jīng)除表面雜物后的AM60B鎂合金，SF6流量為40～50ml/min，CO2流量為0.2～0.3m3/h；

第二步，將Al-Ti-C-RE中間合金經(jīng)150℃～250℃預(yù)熱15～30min；

第三步，將鋼坩堝溫度升至700℃，將添加量占AM60B鎂合金總重量0.5％～1.5％的Al-Ti-C-RE中間合金，添加至熔融態(tài)AM60B鎂合金中，將鋼坩堝溫度升至740℃并保溫5～10min，均勻攪拌；

第四步，將鋼坩堝溫度降至710～740℃，靜置10min～20min后除去表面的氧化物，澆注到金屬模具中。

進(jìn)一步，所述第四步中，澆注前金屬模具內(nèi)除銹后預(yù)熱至100℃，在金屬模具內(nèi)腔涂上防氧化易脫模的涂料，再預(yù)熱至250℃，通入保護(hù)氣體30s～60s，所述保護(hù)氣體為SF6和CO2。

進(jìn)一步，所述第一步中，加入鋼坩堝前AM60B鎂合金先在150～200℃溫度下預(yù)熱0.3h～0.5h。

進(jìn)一步，所述中間合金Al-Ti-C-RE的化學(xué)成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：Al：92.75％，Ti：5％，C：0.25％，RE：2％。

本發(fā)明的有益效果為：

1、細(xì)化劑采用Al-Ti-C-RE中間合金代替原有的碳質(zhì)材料如六氯乙烷、石蠟、炭黑等，避免了原有的碳質(zhì)材料其因在變質(zhì)過(guò)程中放出大量的有毒氣體而對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生的很大的危害；Al-Ti-C-RE不僅對(duì)AM60B鎂合金具有很好的細(xì)化變質(zhì)效果，而且成本低、操作簡(jiǎn)易，不污染環(huán)境。

2、C、Ti、RE元素以中間合金Al-Ti-C-RE的形式加入，熔化快，吸收率高，制備工藝簡(jiǎn)單，實(shí)施方便。

3、向AM60B合金中同時(shí)加入C、Ti、RE元素，通過(guò)細(xì)化和變質(zhì)的雙重作用，不僅可改變?chǔ)?Mg的枝晶間隙和大小，而且可改變Mg17Al12相數(shù)量、大小、形貌和分布，顯著改善合金組織，提高合金力學(xué)性能。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：以制備含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.025％，C:0.00125％，RE:0.01％，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)其余為Mg的鎂合金為例。

第一步，鋼坩堝加熱至450℃，通入SF6+CO2保護(hù)氣體(SF6流量為45ml/min，CO2流量為0.25m3/h)5min后加入AM60B鎂合金，AM60B鎂合金需先除油、除水和表面的氧化物等雜物，在150℃溫度下預(yù)熱0.5h；

第二步，Al-Ti-C-RE中間合金經(jīng)200℃預(yù)熱15min；

第三步，將鋼坩堝溫度升至700℃，待裝入的爐料(即AM60B鎂合金)全部熔化后，添加占AM60B鎂合金總重量0.5％的Al-Ti-C-RE中間合金，將鋼坩堝溫度升至740℃并保溫5min，攪拌均勻；

第四步，將鋼坩堝溫度降至710℃，靜置20min后除去表面的氧化物，澆注到金屬模具中；澆注前金屬模具需預(yù)處理：采用直徑為25mm的金屬模具除銹后，在澆注前先預(yù)熱至100℃，然后涂上用Al(OH)3、偏硅酸鈉和水配制成的涂料，再預(yù)熱至250℃，通入保護(hù)氣體30s～60s，保護(hù)氣體為SF6和CO2；

金屬模具內(nèi)腔需先預(yù)熱再噴刷涂料，這樣可使涂料中水分迅速蒸發(fā)，涂料的作用是防止氧化及易于脫模。宜噴刷均勻防止涂料下流，目的為獲得一層致密均勻的涂料層。噴刷涂料時(shí)，模具預(yù)熱溫度為100℃左右(預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，否則涂料容易剝落)，噴刷涂料后再預(yù)熱至250℃。在整個(gè)澆注過(guò)程中，保證熔體均處于保護(hù)氣體的保護(hù)下，澆注時(shí)澆口盡量靠近漏斗，澆注應(yīng)平穩(wěn)，避免渦流和飛濺。

第五步，鋼坩堝在澆注完畢后，倒出剩余的鎂合金熔液，自然冷卻至150℃以下，緩慢倒入熱水，浸泡幾個(gè)小時(shí)后，清除剩余熔渣。

OM及SEM形貌顯示，AM60B鎂合金加入Al-Ti-C-RE中間合金后，合金中原本粗大的α-Mg樹(shù)枝晶略微變小，枝晶間距未看出明顯減??；原本呈連續(xù)或半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg17Al12相部分?jǐn)嗔眩杂羞B續(xù)網(wǎng)狀的Mg17Al12相分布于鎂基體上。

試樣的拉伸性能：在本實(shí)驗(yàn)條件下，這種含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.025％，C:0.00125％，RE:0.01％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金抗拉強(qiáng)度為175Mpa，伸長(zhǎng)率10.3％。

實(shí)施例2：以制備含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.04％，C:0.002％，RE:0.016％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金為例。

第一步，鋼坩堝加熱至450℃，通入SF6+CO2保護(hù)氣體(SF6流量為40ml/min，CO2流量為0.3m3/h)5min后加入AM60B鎂合金；

第二步，Al-Ti-C-RE中間合金經(jīng)150℃預(yù)熱30min；

第三步，將鋼坩堝溫度升至700℃，待裝入的爐料(即AM60B鎂合金)全部熔化后，添加占AM60B鎂合金總重量0.8％的Al-Ti-C-RE中間合金，將鋼坩堝溫度升至740℃并保溫8min，攪拌均勻；

第四步，將鋼坩堝溫度降至710℃，靜置10min后除去表面的氧化物，澆注到金屬模具中；澆注前金屬模具的預(yù)處理過(guò)程如實(shí)施例1；

第五步，鋼坩堝在澆注完畢后，倒出剩余的鎂合金熔液，自然冷卻至150℃以下，緩慢倒入熱水，浸泡幾個(gè)小時(shí)后，清除剩余熔渣。

OM及SEM形貌顯示，AM60B加入Al-Ti-C-RE中間合金后，合金中原本粗大的α-Mg樹(shù)枝晶變小，一次枝晶間距和二次枝晶間距略微減小，原本呈連續(xù)或半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg17Al12相基本被打斷，呈短棒狀或者半連續(xù)狀分散分布于鎂基體上。

試樣的拉伸性能：在本實(shí)驗(yàn)條件下，這種含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.04％，C:0.002％，RE:0.016％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金的抗拉強(qiáng)度為186Mpa，伸長(zhǎng)率11.1％。

實(shí)施例3：以制備含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.05％，C:0.0025％，RE:0.02％，其余為Mg(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金為例。

第一步，鋼坩堝加熱至450℃，通入SF6+CO2保護(hù)氣體(SF6流量為50ml/min，CO2流量為0.2m3/h)5min后加入AM60B鎂合金；

第二步，Al-Ti-C-RE中間合金經(jīng)250℃預(yù)熱15min；

第三步，將鋼坩堝溫度升至700℃，待裝入的爐料(即AM60B鎂合金)全部熔化后，添加占AM60B鎂合金總重量1.0％的Al-Ti-C-RE中間合金，將鋼坩堝溫度升至740℃并保溫10min，攪拌均勻；

第四步，將鋼坩堝溫度降至710℃，靜置15min后除去表面的氧化物，澆注到金屬模具中；澆注前金屬模具的預(yù)處理過(guò)程如實(shí)施例1；

第五步，鋼坩堝在澆注完畢后，倒出剩余的鎂合金熔液，自然冷卻至150℃以下，緩慢倒入熱水，浸泡幾個(gè)小時(shí)后，清除剩余熔渣。

OM及SEM形貌顯示，AM60B加入Al-Ti-C-RE中間合金后，合金中原本粗大的α-Mg樹(shù)枝晶明顯變小，一次枝晶間距和二次枝晶間距較小；連續(xù)或半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg17Al12相全部被打斷，呈短棒狀或卵石狀均勻分布于鎂基體上。

試樣的拉伸性能：在本實(shí)驗(yàn)條件下，這種含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.05％，C:0.0025％，RE:0.02％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金抗拉強(qiáng)度為195Mpa，伸長(zhǎng)率為11.3％。

實(shí)施例4：以制備含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.075％，C:0.00375％，RE:0.03％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金為例。

第一步，鋼坩堝加熱至450℃，通入SF6+CO2保護(hù)氣體(SF6流量為45ml/min，CO2流量為0.25m3/h)5min后加入AM60B鎂合金；

第二步，Al-Ti-C-RE中間合金經(jīng)250℃預(yù)熱20min；

第三步，將鋼坩堝溫度升至700℃，待裝入的爐料(即AM60B鎂合金)全部熔化后，添加占AM60B鎂合金總重量1.5％的Al-Ti-C-RE中間合金，將鋼坩堝溫度升至740℃并保溫10min，攪拌均勻；

第四步，將鋼坩堝溫度降至700℃，靜置10min后除去表面的氧化物，澆注到金屬模具中；澆注前金屬模具的預(yù)處理過(guò)程如實(shí)施例1；

第五步，鋼坩堝在澆注完畢后，倒出剩余的鎂合金熔液，自然冷卻至150℃以下，緩慢倒入熱水，浸泡幾個(gè)小時(shí)后，清除剩余熔渣。

OM及SEM形貌顯示，AM60B加入1.5％的Al-Ti-C-RE中間合金后，原本粗大的α-Mg樹(shù)枝晶雖被細(xì)化，但一次枝晶間距和二次枝晶間距減小并不明顯，連續(xù)或半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg17Al12相只有部分?jǐn)嗔逊稚?，呈半連續(xù)短棒狀分布于鎂基體上。與實(shí)施例3相比，細(xì)化效果呈現(xiàn)衰退現(xiàn)象。但實(shí)施例4的細(xì)化效果要優(yōu)于實(shí)施例1的細(xì)化效果。

試樣的拉伸性能：在本實(shí)驗(yàn)條件下，這種含Al:5.0～7.0％，Mn:0.22～0.55％，Ti:0.075％，C:0.00375％，RE:0.03％，其余為Mg，(雜質(zhì)元素：Zn≤0.25％，Si≤0.15％，Cu≤0.02％，Ni≤0.005％，F(xiàn)e≤0.01％)的鎂合金的抗拉強(qiáng)度為180Mpa，伸長(zhǎng)率為10.5％。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。