一種鎂合金鑄件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂合金鑄件，其特征在于：所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成：Si：2.6～4.2％；Cu：0.85～1.5％；Al：3～6％；W：0.2～0.8％；Mn：0.1～0.5％；Y：2～5％；Pr:0.1～0.2％；Ti：0.1～0.15％；Zr：0.05～0.08％；Nd:0.3～0.7％；余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明能夠防止鎂的氧化且在此環(huán)境中通過加入功能鹽與熔體的作用，大大提高了Mg合金整體的硬度、抗拉強度、屈服強度以及延伸率。
【專利說明】
一種鏌合金鑄件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料物理領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金鑄件及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好，阻尼減振，電磁屏蔽，易于加工成形和容易回收等優(yōu)點，在汽車、電子通信、紡織工業(yè)、航空航天和國防軍事等領(lǐng)域具有及其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽為“21世紀綠色工程材料”。鎂合金的高減振性能使其在飛機和導(dǎo)彈的電子艙結(jié)構(gòu)上獲得應(yīng)用。鎂合金運用于制造各種軍事裝備(如迫擊炮座和導(dǎo)彈艙體等)的趨勢越來越大。
[0003]目前，鎂合金件的用量越來越大，但鎂合金應(yīng)用還存在一些問題。廢鎂合金回收方法少，回收成本高，熔煉工藝的改進問題，成分配比的合理性問題，腐蝕問題等等。鎂是活潑金屬，很容易氧化和腐蝕，幾乎沒有低成本的方法來保證穩(wěn)定的生產(chǎn)。由于鎂元素極為活躍，因此鎂很容易燃燒，因此其生產(chǎn)難度很大，鎂合金流動性差，宿松傾向大，組織致密度低，導(dǎo)致鎂合金的加工性能、力學性能較差，大大限制了其應(yīng)用?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種鎂合金鑄件及其制備方法。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種高性能鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1:2.6?4.2% ;Cu:0.85?1.5%; A1:3?6% ;W:0.2? 0.8%;Mn:0.1?0.5%;Y:2?5%;Pr:0.1?0.2%;T1:0.1?0.15%;Zr:0.05?0.08%;Nd: 0.3?0.7%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]進一步地，所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:13?15% ;B:15?30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn:0.08?0.3%，余量為Mg。
[0007]進一步地，所述鑄件中還包括功能鹽，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成 40%K2ZrC16,40%LiCl 和 20%CaF。
[0008]進一步地，所述變質(zhì)劑為鑄件組分質(zhì)量的2?7%。
[0009]進一步地，所述功能鹽為鑄件組分質(zhì)量的0.5?1 %。
[0010]上述的鎂合金鑄件的制備方法，其制備步驟包括如下:
[0011] 1)稱量:按照上述重量百分比稱取相應(yīng)原料組分；
[0012] (1)熔煉:在SF6和⑶2混合氣體以及真空環(huán)境下，在熔煉溫度為600-650 °C時將的原料采用感應(yīng)熔煉爐進行熔化，在充分攪拌均勻后得到鎂合金熔體；
[0013] (2)精煉:在SF6和⑶2混合氣體以及真空環(huán)境下，在溫度為740-780°C之間將功能鹽加入到所得的鎂合金熔體中，攪拌均勻;然后在溫度為740-780°C之間精煉保溫10分鐘； 最后除去鎂合金熔體表面的浮渣，就得到精煉后的鋅鋁合金熔體；
[0014] (3)加入變質(zhì)劑:在溫度為740-780 °C之間時向精煉后的熔體中加入變質(zhì)劑，并在溫度780-850 °C之間保溫10分鐘進行充分攪拌均勻化；[〇〇15](4)澆鑄:澆鑄前將模具預(yù)熱到150-200 °C，將所得的溫度保持在780-850 °C之間的加入余下變質(zhì)劑的合金熔體澆鑄成錠，得到變質(zhì)后的鎂合金。
[0016]進一步地，所述步驟(3)與步驟(4)變質(zhì)劑的比例為1:1。
[0017]有益效果:本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下優(yōu)勢:
[0018] 1)本發(fā)明提供的鎂合金鑄件具備優(yōu)異的流動性，本發(fā)明中Y和Ti會使Mg合金的液相溫度降低，其結(jié)果是澆注或填充時的熔液變得不易凝固。
[0019]2)本發(fā)明通過其制備工藝中在SF6和C02混合氣體以及真空環(huán)境下，能夠防止鎂的氧化且在此環(huán)境中通過加入功能鹽與熔體的作用，大大提高了Mg合金整體的硬度、抗拉強度、屈服強度以及延伸率。
[0020]3)本發(fā)明通過其制備工藝中加入變質(zhì)劑和功能鹽的步驟，合金組織明顯細化，組織也均勻，合金中晶界界面增多，合金的阻尼性能也能增加20%以上，且表面光潔度高，不易開裂和變形，耐高溫性?！揪唧w實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0022]以下實施例的制備方法均采用同一方法制備，即:
[0023] 1)稱量:按照上述重量百分比稱取相應(yīng)原料組分；[〇〇24](1)熔煉:在SF6和⑶2混合氣體以及真空環(huán)境下，在熔煉溫度為600-650 °C時將的原料采用感應(yīng)熔煉爐進行熔化，在充分攪拌均勻后得到鎂合金熔體；
[0025](2)精煉:在SF6和⑶2混合氣體以及真空環(huán)境下，在溫度為740-780°C之間將功能鹽加入到所得的鎂合金熔體中，攪拌均勻;然后在溫度為740-780°C之間精煉保溫10分鐘； 最后除去鎂合金熔體表面的浮渣，就得到精煉后的鋅鋁合金熔體；
[0026](3)加入變質(zhì)劑:在溫度為740_780°C之間時向精煉后的熔體中加入一半變質(zhì)劑， 并在溫度780-850 °C之間保溫10分鐘進行充分攪拌均勻化；[〇〇27](4)澆鑄:澆鑄前將模具預(yù)熱到150-200 °C，將所得的溫度保持在780-850 °C之間的加入另一半變質(zhì)劑的合金熔體澆鑄成錠，得到變質(zhì)后的鋅鋁合金。[〇〇28] 實施例1
[0029]—種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1:4.2% ;Cu: 0.85% ;Al:3%;W:0.2%;Mn:0.1% ;Y:2%;Pr:0.1%;T1:0.1% ;Zr:0.05% ;Nd:0.3%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的2%，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn: 13% ;B:30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.3%，余量為Mg。
[0030]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的0.5%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0031]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至300MPa以上，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至240MPa，延伸率由原來的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原來的70左右上升到120。[〇〇32] 實施例2
[0033]—種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1: 2.6 % ; Cu: 1.5%;A1:6% ;W:0.8% ;Mn:0.5%;Y:5%;Pr:0.2%;T1:0.15% ;Zr:0.08% ;Nd:0.7%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的7%，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:15%;B:15%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.08%，余量為Mg。
[0034]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的1%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0035]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至320MPa，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至245MPa，延伸率由原來的15%提高到32%，硬度(HB)由原來的70左右上升到116。
[0036]實施例3[〇〇37] 一種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1: 3.2 % ; Cu: 1.2%;Al:5%;W:0.6%;Mn:0.4%;Y:3%;Pr:0.15%;T1:0.12%;Zr:0.07%;Nd:0.5%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的5%，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:14%;B:18%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.2%，余量為Mg。
[0038]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的0.8%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0039]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至330MPa以上，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至253MPa，延伸率由原來的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原來的70左右上升到126。。
[0040]實施例4[0041 ]—種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1: 3.8 % ; Cu:1% ;A1:4% ;W:0.4% ;Mn:0.3% ;Y:4% ;Pr:0.18% ;T1:0.14% ;Zr:0.06% ;Nd:0.6%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的4%，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:14% ;B:25%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.21%，余量為Mg。
[0042]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的0.8%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF[〇〇43]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至325MPa以上，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至248MPa，延伸率由原來的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原來的70左右上升到132。。
[0044]實施例5
[0045]—種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1: 2.8 % ; Cu: 1.4%；Al:5.5%；ff:0.7%；Mn:0.2%；Y:3.5%；Pr:0.17%；Ti:0.11%；Zr:0.07%；Nd: 〇.4% ;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的6%，所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:14%;B:28%，Y:2%，Gd:2%，Ce: 4%，Sn:0.16%，余量為 Mg。
[0046]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的0.6%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF
[0047]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至310MPa以上，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至242MPa，延伸率由原來的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原來的70左右上升到123。
[0048]實施例6
[0049] —種鎂合金鑄件，所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1:4% ;Cu: 1.3%；A1:4.8% ；ff:0.3% ；Mn:0.4% ；Y:4%；Pr:0.2% ；T1:0.12% ；Zr:0.07% ；Nd:0.6%； 余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，其加入量為上述鑄件組分的3%， 所述變質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn: 15 % ;B: 17 %，Y: 2%，Gd: 2 %，Ce: 4%，Sn: 0.2%，余量為Mg。
[0050]所述鑄件中還包括功能鹽，其加入量為上述鑄件組分的0.9%，所述功能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF
[0051]本實施例制備的產(chǎn)品，其表面均勻光滑，無冷隔和裂紋，抗拉強度由原來的225MPa ?235MPa提高至332MPa以上，屈服強度由原來的200MPa?215MPa提高至252MPa，延伸率由原來的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原來的70左右上升到134。[〇〇52]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種鎂合金鑄件，其特征在于:所述鑄件按重量百分比計包括由以下組分組成:S1: 2.6?4.2%;Cu:0.85?1.5%;Al:3?6%;W:0.2?0.8%;Mn:0.1?0.5%;Y:2?5%;Pr: 0.1?0.2% ;T1:0.1?0.15% ;Zr:0.05?0.08% ;Nd:0.3?0.7%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金鑄件，其特征在于:所述鑄件中還包括變質(zhì)劑，所述變 質(zhì)劑的組分按質(zhì)量百分比由以下組成:Zn:13?15%;B:15?30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%， Sn:0.08 ?0.3%，余量為 Mg。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金鑄件，其特征在于:所述鑄件中還包括功能鹽，所述功 能鹽的組分按質(zhì)量百分比由以下組成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金鑄件，其特征在于:所述變質(zhì)劑為鑄件組分質(zhì)量的2?7%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎂合金鑄件，其特征在于:所述功能鹽為鑄件組分質(zhì)量的0.5?1%〇6.—種權(quán)利要求1?5中任一項所述的鎂合金鑄件的制備方法，其特征在于:其制備步 驟包括如下:1)稱量:按照上述重量百分比稱取相應(yīng)原料組分；(1)熔煉:在SF6和C02混合氣體以及真空環(huán)境下，在熔煉溫度為600-650°C時將的原料 采用感應(yīng)熔煉爐進行熔化，在充分攪拌均勻后得到鎂合金熔體；(2)精煉:在SF6和C02混合氣體以及真空環(huán)境下，在溫度為740-780°C之間將功能鹽加 入到所得的鎂合金熔體中，攪拌均勻;然后在溫度為740-780°C之間精煉保溫10分鐘；最后 除去鎂合金熔體表面的浮渣，就得到精煉后的鋅鋁合金熔體；(3)加入變質(zhì)劑:在溫度為740-780 °C之間時向精煉后的熔體中加入變質(zhì)劑，并在溫度 780-850 °C之間保溫10分鐘進行充分攪拌均勻化；(4)澆鑄:澆鑄前將模具預(yù)熱到150-200°C，將所得的溫度保持在780-850°C之間的加入 變質(zhì)劑的合金熔體澆鑄成錠，得到變質(zhì)后的鋅鋁合金。7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的鎂合金鑄件的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)與步驟 (4)變質(zhì)劑的比例為1:1。
【文檔編號】C22C1/02GK106011567SQ201610465195
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】李小龍
【申請人】南京龍超金屬制造科技有限公司