本發(fā)明涉及一種鎂鋁鋅鈰合金及其制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種耐磨鎂鋁鋅鈰合金、該鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲及其制備方法，屬于金屬材料技術(shù)及冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鎂及鎂合金作為目前最輕的工程結(jié)構(gòu)材料之一，密度約為鋁的2/3、鋼的1/4。具有較好的減震性、電磁屏蔽性，同時(shí)還具有良好的導(dǎo)電性、生物相容性等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在汽車(chē)、電子、國(guó)防和醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。作為高性能結(jié)構(gòu)材料，鎂合金構(gòu)件不可避免的需要進(jìn)行堆焊焊接。堆焊是在工件的邊緣或表面熔覆一層具有耐磨或耐蝕等性能的金屬層的焊接工藝，對(duì)于提高零件的性能和使用壽命有著重要的作用，降低了生產(chǎn)成本，目前越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于零件的制造或表面快速修復(fù)等領(lǐng)域。

mg-al-zn系鎂合金是目前商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的變形鎂合金，它具有較好的強(qiáng)度及延伸率。隨著鎂合金加工技術(shù)的不斷發(fā)展，mg-al-zn系鎂合金在自行車(chē)、汽車(chē)零部件、3c產(chǎn)品外殼等領(lǐng)域前景看好，因此，工程上對(duì)于適用于mg-al-zn系鎂合金的焊絲材料的需求十分迫切。而且，由于鎂合金產(chǎn)品的使用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，其對(duì)焊接質(zhì)量的要求也在逐步提高，尤其對(duì)堆焊層耐磨性提出了較高的要求。目前國(guó)內(nèi)mg-al-zn系鎂合金表面的堆焊主要使用與母材化學(xué)成分相同的焊絲，在焊接過(guò)程中存在合金元素氧化揮發(fā)嚴(yán)重、堆焊層耐磨性差等問(wèn)題。

此外，由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，常溫下參與變形的滑移系較少，冷變形能力較差，塑性加工成型困難，很難實(shí)現(xiàn)大批量工業(yè)生產(chǎn)。一般鎂合金焊絲拉拔工藝需多道次小變形量連續(xù)拉絲，拉拔速度較慢，單道次變形量?jī)H為10％左右，且需要進(jìn)行多次中間退火，從而導(dǎo)致拉拔工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，容易發(fā)生斷絲。申請(qǐng)?zhí)枮?00320128716.7的中國(guó)專(zhuān)利提出了一種鎂合金絲拉拔方法，利用擠壓工藝制備直徑大于2mm的較粗鎂合金絲，在拉拔鎂合金絲過(guò)程中加熱拔絲模，通過(guò)拔絲模將熱量傳遞給鎂合金絲，增大其塑性，以實(shí)現(xiàn)拉拔鎂合金絲。該技術(shù)的特點(diǎn)是對(duì)模具要求不高，鎂合金絲表面質(zhì)量好，設(shè)備簡(jiǎn)單。但在該技術(shù)中模具長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響模具的使用壽命，此外，該技術(shù)通過(guò)拉絲模具對(duì)鎂合金絲加熱的方式效率較低，當(dāng)拉拔速度較快時(shí)無(wú)法對(duì)鎂合金絲進(jìn)行有效的加熱。因此，優(yōu)化焊絲生產(chǎn)方法，提高焊絲的拉拔生產(chǎn)效率，對(duì)鎂合金結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展有重要意義。申請(qǐng)?zhí)枮?01010172787.1的中國(guó)專(zhuān)利本發(fā)明介紹了一種鎂合金絲的電磁拉拔方法及裝置，包括使用一定孔徑的拔絲模具以及收卷和放卷裝置，在拔絲模具進(jìn)絲端外側(cè)設(shè)置中、高頻電磁場(chǎng)發(fā)生器，在拔絲過(guò)程中，控制電磁場(chǎng)強(qiáng)度和功率及鎂合金絲的移動(dòng)速度，使鎂合金絲粗線坯在溫度250～500℃下以一定的速度通過(guò)拔絲模具，得到鎂合金絲細(xì)絲。該技術(shù)具有鎂合金絲在中、高頻電磁場(chǎng)作用下塑性變形能力大幅提高，拉拔力小，鎂合金絲粗線坯加熱速度快，得到的鎂合金絲的表面質(zhì)量和力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。但是該技術(shù)設(shè)備較復(fù)雜，需要配備中、高頻電磁場(chǎng)發(fā)生器等裝置，拉拔過(guò)程中還需要不斷通入保護(hù)氣體，生產(chǎn)成本較高。此外，由于電磁感應(yīng)的方式加熱速度極快，需要靈敏的溫度反饋裝置，普通的測(cè)溫方式如霍爾元件測(cè)溫、熱電偶測(cè)溫難以滿(mǎn)足其要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過(guò)新的配方設(shè)計(jì)而提供一種適用于mg-al-zn系鎂合金表面堆焊用焊絲材料及其制備方法，以提高堆焊層的耐磨性能，降低焊絲的生產(chǎn)難度，同時(shí)降低生產(chǎn)成本

一種鎂鋁鋅鈰合金，其特征在于：所述鎂鋁鋅鈰合金化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：al7.13～8.08％，zn0.19～1.22％，mn0.41～0.65％，ce0.64～2.51％，余量為mg。

本發(fā)明所述鎂鋁鋅鈰合金為mg-9al-1zn-ce鎂合金，其是以現(xiàn)有的az91鎂合金為基礎(chǔ)，加入ce作為合金化組元，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比：al7.13～8.08％，zn0.19～1.22％，mn0.41～0.65％，ce0.64～2.51％，余量為mg。

本發(fā)明的另一目的是提供以上述鎂鋁鋅鈰合金為材質(zhì)的堆焊焊絲，所述堆焊焊絲化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：al7.13～8.08％，zn0.19～1.22％，mn0.41～0.65％，ce0.64～2.51％，余量為mg。

進(jìn)一步地，所述焊絲的直徑為1.5～3.0mm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供上述鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的制備方法。

一種鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的制備方法，所述方法包括拉拔的步驟：對(duì)直徑4～7mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行至少一次拉拔，拉拔過(guò)程中，在進(jìn)入拉絲模具前對(duì)粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行在線連續(xù)加熱。

進(jìn)一步地，所述在線連續(xù)加熱的加熱溫度(即為拉拔溫度)為225～310℃。

優(yōu)選地，所述拉拔的道次變形量控制在15～20％，進(jìn)行7～11次拉拔，拉拔至第3～5道次后進(jìn)行一次中間退火，退火時(shí)間為3～5min，退火溫度為350～400℃。

優(yōu)選地，所述拉拔溫度為225～310℃，粗鎂鋁鋅鈰合金絲移動(dòng)速度為5～15m/min。

優(yōu)選地，拉拔過(guò)程中采用耐高溫潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。所述耐高溫潤(rùn)滑脂為現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的可在200～400℃下用于潤(rùn)滑的耐高溫潤(rùn)滑脂，可商業(yè)購(gòu)得。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的制備方法包括制錠、制粗絲、拉拔的步驟，具體地：al7.13～8.08％，zn0.19～1.22％，mn0.41～0.65％，ce0.64～2.51％，余量為mg的比例將合金原料金屬進(jìn)行熔煉得到鎂鋁鋅鈰合金錠坯；對(duì)熱處理后的錠坯進(jìn)行擠壓，制備直徑為4～7mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲；對(duì)粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行至少一次拉拔，拉拔過(guò)程中，在進(jìn)入拉絲模具前對(duì)粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行在線連續(xù)加熱，最終得到直徑為1.5～3.0mm的鎂鋁鋅鈰合金細(xì)焊絲。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述ce優(yōu)選以mg-30ce中間合金的形式作為合金原料；進(jìn)一步地，考慮原料的燒損情況優(yōu)選所述制備合金的原料按質(zhì)量百分比為：0.20％～1.60％的純鋅錠，7.50％～8.50％的純鋁錠，0.61～0.96％的錳劑(75％mn含量)，3.05～11.95％的mg-30ce中間合金，余量為純mg錠。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述制錠按下述方法進(jìn)行：

采用電阻爐熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至720℃～745℃，然后按照質(zhì)量百分比依次加入0.20％～1.60％的純鋅錠，7.50％～8.50％的純鋁錠，0.61～0.96％的錳劑(75％mn含量)，3.05～11.95％的mg-30ce中間合金；在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至680℃～715℃；進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得到直徑為ф152mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，熔煉和鑄造過(guò)程中使用體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體進(jìn)行保護(hù)；在410℃下均勻化退火12～25h，然后將鎂鋁鋅鈰合金鑄錠車(chē)削成直徑為ф140mm的錠坯；

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述制粗絲按下述方法進(jìn)行：

利用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為4～7mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲，擠壓筒直徑為150mm，擠壓溫度為350～400℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為47.2～72.2。

本發(fā)明的又一目的是提供制備上述鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的拉拔裝置。

一種用于制備所述鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的拉拔裝置，包括：

送絲機(jī)構(gòu)；

接收來(lái)自送絲機(jī)構(gòu)的粗鎂鋁鋅鈰合金絲的連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)，所述連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)對(duì)在其內(nèi)通過(guò)的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行連續(xù)恒溫加熱；

接收來(lái)自連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)的拉絲模具，所述拉絲模具的入口端接觸連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)的出口端；

接收來(lái)自拉絲模具的細(xì)鎂鋁鋅鈰合金絲的收絲機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明所述拉拔裝置中，其中，

所述送絲機(jī)構(gòu)用于將粗絲送入連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)中，經(jīng)加熱拉拔的焊絲再由收絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行收絲。其中，所述送絲機(jī)構(gòu)和收絲機(jī)構(gòu)可選用現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的送絲機(jī)構(gòu)和收絲機(jī)構(gòu)，如送絲機(jī)構(gòu)為送絲盤(pán)，收絲機(jī)構(gòu)為收絲盤(pán)。

所述收絲機(jī)構(gòu)還設(shè)有動(dòng)力機(jī)構(gòu)。

所述連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)用于對(duì)位于其中的待進(jìn)入拉絲模具的粗絲進(jìn)行連續(xù)恒溫加熱，優(yōu)選為管式加熱爐。

更進(jìn)一步地，所述管式加熱爐包括碳化硅管、電阻絲、保溫絕緣材料；所述碳化硅管外層均勻纏繞電阻絲，中間開(kāi)小孔插入熱電偶，采用n分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線與控溫儀表聯(lián)接；管式加熱爐最外側(cè)使用保溫絕緣材料包裹。

優(yōu)選地，所述碳化硅管的內(nèi)徑為10mm；優(yōu)選所述保溫絕緣材料為石英棉。

本發(fā)明所述拉絲模具根據(jù)《gb-t6110-2008硬質(zhì)合金拉制模型式和尺寸》制得，具體地，所述拉絲模具為中空的圓柱體，圓柱體內(nèi)部由左到右依次是潤(rùn)滑帶、預(yù)工作帶、定徑工作帶、出口帶，模錐角為7°。本發(fā)明所述拉絲模具可制備成多種尺寸，可根據(jù)所需目標(biāo)焊絲的直徑要求進(jìn)行選擇。

本發(fā)明的又一目的是提供利用上述拉拔裝置制備本發(fā)明所述鎂鋁鋅鈰合金堆焊焊絲的方法，具體為：

將粗鎂鋁鋅鈰合金絲置于送絲機(jī)構(gòu)中，并將其一端依次穿過(guò)連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)、拉絲模具，最后連接到收絲機(jī)構(gòu)上；開(kāi)啟連續(xù)加熱機(jī)構(gòu)，待溫度升至225～310℃后進(jìn)行拉拔，粗鎂鋁鋅鈰合金絲移動(dòng)速度為5～15m/min；如需要，換上孔徑更小的拉絲模具重復(fù)拉拔，直到得到所需尺寸的鎂鋁鋅鈰合金焊絲。

優(yōu)選地，所述拉拔的道次變形量控制在15～20％，進(jìn)行7～11次拉拔，拉拔至第3～5道次后進(jìn)行一次中間退火，退火時(shí)間為3～5min，退火溫度為350～400℃。

與現(xiàn)用技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是：

1.在室溫干摩擦磨損試驗(yàn)條件下，本發(fā)明的mg-al-zn-ce鎂合金焊絲堆焊后，其相對(duì)耐磨性可達(dá)2.35(使用az91鎂合金鑄錠作為對(duì)比材料)

2.采用電阻絲加熱的方式，設(shè)備簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，成本較低，同時(shí)拉拔模具不需要加熱，對(duì)模具要求較低，同時(shí)增加了模具使用壽命。

3.拉拔過(guò)程中采取了較高的拉拔速度和較大的道次變形量，同時(shí)中間退火前的累計(jì)變形量大，退火次數(shù)較少，極大提高了生產(chǎn)效率。一般絲材從φ7mm拉拔到φ1.5mm只需拉拔7～11道次，中間退火1次；而使用傳統(tǒng)冷拉拔的方法需要拉拔20道次，退火4～8次。因此使用本工藝方法在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)降低了能耗和成本，表明了本工藝方法的先進(jìn)性。

附圖說(shuō)明

圖1為鎂鋁鋅鈰合金絲熱拉拔裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖，附圖標(biāo)記如下：

圖中，1.送絲盤(pán)，2.鎂鋁鋅鈰合金絲，3.管式加熱爐，4.控溫儀表，5.拉絲模具，6.收絲盤(pán)，7.驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

圖2是本發(fā)明鎂鋁鋅鈰合金熱拉拔裝置中拉絲模具5的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖標(biāo)記如下：

圖中，8.潤(rùn)滑帶，9.預(yù)工作帶，10.定徑工作帶，11.出口帶；

圖3為本發(fā)明鎂鋁鋅鈰合金堆焊層金屬摩擦磨損實(shí)驗(yàn)原理圖，附圖標(biāo)記如下：

12.實(shí)驗(yàn)載荷，13.上傳動(dòng)軸，14試驗(yàn)銷(xiāo)，15.對(duì)磨盤(pán)，16.下傳動(dòng)軸；

圖4為實(shí)施例1中所得焊絲的典型金相組織；

圖5為實(shí)施例1中堆焊金屬的典型金相組織；

圖6為實(shí)施例1中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

圖7為實(shí)施例2中所得焊絲的典型金相組織；

圖8為實(shí)施例2中堆焊金屬的典型金相組織；

圖9為實(shí)施例2中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

圖10為實(shí)施例3中所得焊絲的典型金相組織；

圖11為實(shí)施例3中堆焊金屬的典型金相組織；

圖12為實(shí)施例3中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

圖13為實(shí)施例4中所得焊絲的典型金相組織；

圖14為實(shí)施例4中堆焊金屬的典型金相組織；

圖15為實(shí)施例4中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

圖16為實(shí)施例5中所得焊絲的典型金相組織；

圖17為實(shí)施例5中堆焊金屬的典型金相組織；

圖18為實(shí)施例5中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

圖19為實(shí)施例6中所得焊絲的典型金相組織；

圖20為實(shí)施例6中堆焊金屬的典型金相組織；

圖21為實(shí)施例6中堆焊金屬進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。

下述實(shí)施例中所用耐高溫潤(rùn)滑脂為山東長(zhǎng)鳴化工有限公司生產(chǎn)的“長(zhǎng)鳴600℃超高溫潤(rùn)滑脂”

下述實(shí)施例中所用拉拔裝置如圖1所示，所述拉拔裝置主要包括送絲盤(pán)1、管式加熱爐3、拉絲模具5、收絲盤(pán)6。鎂鋁鋅鈰合金絲2纏繞在送絲盤(pán)1上，依次經(jīng)過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5后最終纏繞到收絲盤(pán)6上，收絲盤(pán)6采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)，其中，

所述拉絲模具5如圖2所示，為中空的圓柱體，圓柱體內(nèi)部由左到右依次是潤(rùn)滑帶8、預(yù)工作帶9、定徑工作帶10、出口帶11，模錐角為7°，緊靠管式加熱爐3放置，以防止絲材走出管式加熱爐3后發(fā)生冷卻；

所述管式加熱爐3包括碳化硅管、電阻絲、石英棉；所述碳化硅管外層均勻纏繞電阻絲，中間開(kāi)小孔插入熱電偶，采用n分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線與控溫儀表聯(lián)接；管式加熱爐最外側(cè)使用石英棉包裹。所述碳化硅管的內(nèi)徑為10mm。

本發(fā)明的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)原理如圖3，摩擦磨損實(shí)驗(yàn)于mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。將實(shí)驗(yàn)樣品加工成尺寸為ф4.85×12.5mm的實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)14后，一端安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)的上傳動(dòng)軸13上，另一端與對(duì)磨盤(pán)15接觸，對(duì)磨盤(pán)15材質(zhì)為45號(hào)淬火鋼。啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)機(jī)，記錄其摩擦系數(shù)和磨損率。實(shí)驗(yàn)載荷12為100n，速度為0.78m/s，磨損距離為1.5km。實(shí)驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)：astmg99-2005(2010)standardtestmethodforweartestingwithapin-on-diskappar；

本實(shí)施例中的mg采用一級(jí)鎂錠，zn采用一級(jí)鋅錠，mn采用徐州市華天金屬熔劑有限公司編號(hào)ht-mn75錳劑(75％mn含量)，ce采用mg-30ce中間合金加入，五號(hào)熔劑為商業(yè)購(gòu)得。

實(shí)施例1

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至739℃，然后按照質(zhì)量百分比加入8.50％的純鋁錠，1.10％的純鋅錠，0.61％的錳劑，8.67％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至695℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為355mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為19h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為7mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為350℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為47.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至270℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為8m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為20％，總拉拔道次為8。拉拔至第4道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為400℃，時(shí)間為5min。最終將直徑為7mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑3mm。焊絲典型的金相組織如圖4所示。由微觀組織可以看出，焊絲的平均晶粒尺寸為3～20μm，晶粒內(nèi)部存在大量因變形引起的孿晶。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖5所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖6所示。可以看出，摩擦后的試樣表面存在平行于滑動(dòng)方向的犁溝，這主要是由摩擦盤(pán)上的凸起和磨削顆粒的犁削作用導(dǎo)致的，此外，還存在垂直于滑動(dòng)方向的裂紋和較大的剝落坑，表明材料在滑動(dòng)過(guò)程中發(fā)生了剝層磨損。

實(shí)施例2

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至720℃，然后按照質(zhì)量百分比加入8.03％的純鋁錠，0.20％的純鋅錠，0.77％的錳劑，3.05％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至680℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為358mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為17h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為5mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為400℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為47.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至225℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為5m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為17％，總拉拔道次為7。拉拔至第3道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為380℃，時(shí)間為5min。最終將直徑為5mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑2.8mm。焊絲典型的金相組織如圖7所示。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖8所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖9所示?？梢钥闯?，摩擦后的試樣表面存在平行于滑動(dòng)方向的犁溝，這主要是由摩擦盤(pán)上的凸起和磨削顆粒的犁削作用導(dǎo)致的。此外，還存在較大的剝落坑，表明材料在滑動(dòng)過(guò)程中發(fā)生了嚴(yán)重的剝層磨損，表層金屬發(fā)生了整體的脫落。

實(shí)施例3

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至731℃，然后按照質(zhì)量百分比加入8.39％的純鋁錠，0.60％的純鋅錠，0.96％的錳劑，10.14％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至690℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為368mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為21h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為6mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為376℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為64.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至285℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為13m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為15％，總拉拔道次為11。拉拔至第5道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為350℃，時(shí)間為4min。最終將直徑為6mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑2.5mm。焊絲典型的金相組織如圖10所示。由圖可以看出，晶粒尺寸分布不均，約為5～30μm，晶粒內(nèi)部存在大量孿晶。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖11所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖12所示?？梢钥闯?，摩擦后的試樣表面存在平行于滑動(dòng)方向的犁溝，這主要是由摩擦盤(pán)上的凸起和磨削顆粒的犁削作用導(dǎo)致的。此外，并未發(fā)現(xiàn)明顯的剝落坑，表明材料的耐磨性較好。

實(shí)施例4

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至750℃，然后按照質(zhì)量百分比加入8.27％的純鋁錠，0.80％的純鋅錠，0.87％的錳劑，11.95％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至715℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為362mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為15h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為4mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為362℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為72.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至245℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為10m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為20％，總拉拔道次為7。拉拔至第3道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為390℃，時(shí)間為4min。最終將直徑為4mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑1.8mm。焊絲典型的金相組織如圖13所示。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖14所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖15所示。

實(shí)施例5

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至726℃，然后按照質(zhì)量百分比加入7.68％的純鋁錠，0.90％的純鋅錠，0.84％的錳劑，5.67％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至685℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為360mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為23h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為4mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為380℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為72.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至310℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為15m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為18％，總拉拔道次為10。拉拔至第5道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為360℃，時(shí)間為3min。最終將直徑為4mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑1.5mm。焊絲典型的金相組織如圖16所示。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖17所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖18所示。

實(shí)施例6

采用電阻爐進(jìn)行熔煉，在五號(hào)熔劑的保護(hù)下，將金屬鎂熔化并加熱至742℃，然后按照質(zhì)量百分比加入7.50％的純鋁錠，1.30％的純鋅錠，0.64％的錳劑，7.43％的mg-30ce中間合金。在730℃使用五號(hào)熔劑對(duì)所得的鎂鋁鋅鈰合金熔體進(jìn)行凈化處理，經(jīng)攪拌、靜置、扒渣后降溫至710℃。在體積比為co2:sf6＝10:1的混合氣體的保護(hù)下進(jìn)行半連續(xù)鑄造，得直徑為152mm，長(zhǎng)度為355mm的鎂鋁鋅鈰合金鑄錠，鑄造速度為90mm/min，冷卻水量為60l/min。對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化退火，溫度為410℃，時(shí)間為25h。對(duì)均勻化退火后的鑄錠進(jìn)行車(chē)削加工，獲得直徑為140mm，高為340mm的圓柱體錠坯。使用foundry-masterpro型直讀火花光譜儀對(duì)鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

采用臥式反向擠壓機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行擠壓，得到直徑為5mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲。擠壓溫度為395℃，擠壓速度為1.2mm/s，擠壓比為47.2。

采用拉拔裝置對(duì)所得的粗鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行拉拔。拉拔前在粗鎂鋁鋅鈰合金絲表面涂抹耐高溫潤(rùn)滑脂并將其纏繞在送絲盤(pán)1上，前端經(jīng)砂輪機(jī)打磨后使其能夠穿過(guò)拉絲模具5。將前段加工后的粗鎂鋁鋅鈰合金絲依次穿過(guò)管式加熱爐3、拉絲模具5，并連接到收絲盤(pán)上6。打開(kāi)管式加熱爐3進(jìn)行加熱，待溫度升至300℃后打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行拉拔，拉拔速度為6m/min。每道次拉拔結(jié)束后更換下一道次拉絲模具5。平均道次變形量為17％，總拉拔道次為7。拉拔至第3道次后進(jìn)行中間退火，退火溫度為370℃，時(shí)間為5min。最終將直徑為6mm的粗鎂鋁鋅鈰合金絲拉拔至直徑2.9mm。焊絲典型的金相組織如圖19所示。

在az91鎂合金板表面使用所得的鎂鋁鋅鈰合金絲進(jìn)行堆焊，焊后堆焊層金屬尺寸為ф21×30(±0.5)mm。堆焊層金屬的典型微觀組織如圖20所示，由圖可以看出，堆焊后的金屬的微觀組織主要由α-mg基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀β-mg17al12組成。將其加工成尺寸為ф4.85×12.5(±0.05)mm的試驗(yàn)銷(xiāo)，并使用mmd-1型常溫干式滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐磨性測(cè)試，對(duì)磨盤(pán)為45號(hào)淬火鋼，載荷為100n，滑動(dòng)速度為0.78m/s，滑動(dòng)距離為1500m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)后使用ssx-550型掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)銷(xiāo)表面進(jìn)行觀察，其形貌如圖21所示。

表1直讀火花光譜儀所檢測(cè)到的鑄錠成分

表1為使用直讀火花光譜儀對(duì)實(shí)施例中所得鑄錠成分進(jìn)行檢測(cè)后的檢測(cè)結(jié)果；

表2堆焊層金屬摩擦磨損性能

表2為使用實(shí)施例中所得焊絲進(jìn)行堆焊后，對(duì)堆焊金屬耐磨性進(jìn)行檢測(cè)后的檢測(cè)結(jié)果。

以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作了進(jìn)一步說(shuō)明，給出的例子僅是應(yīng)用范例，不能理解為對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的一種限制。