專利名稱：一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，該方法適用于具有較高強度和較高耐疲勞性能要求的鎂合金部件，如座椅骨架等產品的制造，屬于金屬加工工藝領域。
背景技術：
鎂是實際工程應用中最輕的工程金屬材料(密度1. 8g/cm3，為鋁的2/3，鋼的1/4)，具有比重輕、比強度及比剛度高、阻尼性及切削加工性好、導熱性好、電磁屏蔽能力強以及減振性好和易于回收等一系列獨特的性質，滿足了現代汽車工業對減重、節能的要求，以及環保方面的要求，成為現代汽車的首選材料，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。鎂是地球上儲量最為豐富的輕金屬元素之一(其儲量排在鋁和鐵之后)，在地殼表層的含量為2. 3%，在鹽湖及海洋中的含量亦十分巨大，在很多傳統金屬礦產趨于枯竭的今天，加速開發鎂材 料對保持社會可持續發展具有重要的戰略意義。目前制約鎂合金部件在汽車工業上的進一步應用關鍵問題在于鎂合金強韌性能不足，尚不能用于重要結構部件。添加稀土是提高鎂合金強韌性能的有效手段，然而由于稀土合金熔點高，易于氧化使得鎂-稀土應用合金的生產成本較高。

發明內容
本發明的目的在于提供一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，利用鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑混合制備半固態漿料，通過注射成型的方式可以方便的制備含有不同稀土含量的高強韌鎂合金，提高鎂合金產品的性能。
本發明的技術方案是這樣實現的一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，具體步驟如下
第一步在金屬切屑混合裝置中對按照比例加入的鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑進行混合，在混合過程中通入氬氣進行保護，將混合均勻的金屬切屑送入注射機加料斗中；
第二步混合料斗中的金屬切屑經螺桿定量供給裝置定量送入金屬套筒中；
第三步在集注射、攪拌、輸送功能為一體的金屬套筒裝置內，采用螺旋輸送桿對金屬套筒中的混合金屬切屑施以剪切力，并通過剪切過程中的溫度調整，形成為固液混合狀態；
第四步利用注射機將上述的半固態漿料射至一模具內成形；其特征在于高強韌鎂合金是在AM50/AM60合金的基礎上添加O. 5-4. 0%的稀土元素。所述的高強韌鎂合金中鎂-稀土中間合金成分為Mg-20% (Ce, La)合金，其中Ce和La的重量百分比為45:55。本發明的積極效果是通過注射成型的方式可以方便的制備含有不同稀土含量的高強韌鎂合金，提高鎂合金產品的性能，產品內部顯微組織致密，可以進行熱處理，材料具有優良的強韌性能。


圖1是本發明采用鎂合金半固態注射成形裝置的簡圖。
具體實施例方式 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述如圖1所示，用于鎂合金半固態注射成形方法的裝置，由金屬切屑定量給料裝置、金屬切屑混合裝置和注射機組成，其特征在于金屬切屑定量給料裝置中的鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6由存儲料斗1、2經螺桿定量給料裝置4、5進入金屬切屑混合裝置7 ;金屬切屑混合裝置7由金屬切屑攪拌容器、攪拌螺桿、變頻驅動電機、保護氣體輸入管、進料口和出料口組成；攪拌容器上部開有進料口，下部開有出料口 ；攪拌螺桿設在金屬切屑攪拌容器內；注射機由內部的螺旋輸送桿12和套筒13組成，螺旋輸送桿12由旋轉和注射機構驅動，套筒13的外圍裝有加熱器14 ； 注射機加料斗9與金屬套筒13裝置之間裝有螺旋定量供給裝置10和保護氣體輸入管11，注射機加料斗9 一端與金屬切屑混合裝置7的出料口相連，另一端與套筒13相通；金屬套筒13的出料口穿過靜模板與模具19相連。注射機內的外部加熱為3段式分段式加熱，并附加有一個半固態漿料保溫段；第一段15加熱溫度為480-510°C，第二段16加熱溫度為510_582°C，第三段17加熱溫度為588-616 °C，半固態漿料保溫段18溫度為599_616°C ;每個加熱段由1_3個加熱器組成，每個加熱器均可以獨立控制。實施例1 :稀土含量為2%的高強韌鎂合金注射成型
鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑重量比例為90:10，螺桿定量給料裝置4、5將按照設定的重量比例90 10將鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6分別由存儲料斗1、2由入口加入金屬切屑混合裝置7，在電機驅動的螺桿攪拌器作用下，鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6均勻混合,混合金屬切屑8通過出料口進入注射成形機的加料斗9,金屬切屑混合裝置的工作在氬氣保護下進行，氬氣進入保護氣體輸入管11，對其中的金屬切屑進行保護，以防止其氧化；進入注射機加料斗的混合金屬切屑在螺桿定量裝置10控制下，混合金屬切屑進入注射攪拌一體化套筒13。套筒13由外筒和內部的螺旋輸送桿12組成，混合金屬切屑在螺旋輸送桿12的驅動下在套筒13中前進，套筒13的外圍設有加熱器14，可對套筒13的不同部位進行三段加熱和I段保溫(第一段15加熱溫度為480-490°C，第二段16加熱溫度為510-566°C，第三段17加熱溫度為588-599°C，半固態漿料保溫段18溫度為599°C)，保證金屬切屑到達套筒13末端(靠近模具19處)時形成含一定比例固相的半固態漿料；混合金屬切屑通過套筒13時，在三段加熱和螺桿的剪切作用下鎂合金切屑完全熔化，鎂-稀土中間合金切屑表面部分熔化，形成半固態漿料。在螺旋輸送桿12的輸送作用下，半固態漿料到達套筒13末端(靠近模具一側)，進入半固態漿料保溫段18，并積累至設定量，在注射螺桿的作用下充滿模具19型腔，并在壓力作用下凝固成形。 實施例2 :稀土含量為1%的高強韌鎂合金注射成型
鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑重量比例為95:5，螺桿定量給料裝置4、5將按照設定的重量比例95 5將鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6分別由存儲料斗1、2由入口加入金屬切屑混合裝置7，在電機驅動的螺桿攪拌器作用下，鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6均勻混合,混合金屬切屑8通過出料口進入注射成形機的加料斗9,金屬切屑混合裝置的工作在氬氣保護下進行，氬氣進入保護氣體輸入管11，對其中的金屬切屑進行保護，以防止其氧化；進入注射機加料斗的混合金屬切屑在螺桿定量裝置10控制下，混合金屬切屑進入注射攪拌一體化套筒13。套筒13由外筒和內部的螺旋輸送桿12組成，混合金屬切屑在螺旋輸送桿12的驅動下在套筒13中前進，套筒13的外圍設有加熱器14，可對套筒13的不同部位進行三段加熱和I段保溫(第一段15加熱溫度為480-490°C，第二段16加熱溫度為510-566°C，第三段17加熱溫度為588-599°C，半固態漿料保溫段18溫度為599°C)，保證金屬切屑到達套筒13末端(靠近模具19處)時形成含一定比例固相的半固態漿料；混合金屬切屑通過套筒13時，在三段加熱和螺桿的剪切作用下鎂合金切屑完全熔化，鎂-稀土中間合金切屑表面部分熔化，形成半固態漿料。在螺旋輸送桿12的輸送作用下，半固態漿料到達套筒13末端(靠近模具一側)，進入半固態漿料保溫段18，并積累至設定量，在注射螺桿的作用下充滿模具19型腔，并在壓力作用下凝固成形。實施例3 :鎂合 金切屑和招合金球形金屬切屑。實施例3 :稀土含量為O. 5%的高強韌鎂合金注射成型
鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑重量比例為97. 5:2. 5，螺桿定量給料裝置4、5將按照設定的重量比例97. 5:2.5將鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6分別由存儲料斗1、2由入口加入金屬切屑混合裝置7，在電機驅動的螺桿攪拌器作用下，鎂合金切屑3和鎂-稀土中間合金切屑6均勻混合，混合金屬切屑8通過出料口進入注射成形機的加料斗9，金屬切屑混合裝置的工作在氬氣保護下進行，氬氣進入保護氣體輸入管11，對其中的金屬切屑進行保護，以防止其氧化；進入注射機加料斗的混合金屬切屑在螺桿定量裝置10控制下，混合金屬切屑進入注射攪拌一體化套筒13。套筒13由外筒和內部的螺旋輸送桿12組成，混合金屬切屑在螺旋輸送桿12的驅動下在套筒13中前進，套筒13的外圍設有加熱器14，可對套筒13的不同部位進行三段段加熱和I段保溫(第一段15加熱溫度為480-490°C，第二段16加熱溫度為510-566°C，第三段17加熱溫度為588-599°C，半固態漿料保溫段18溫度為599°C)，保證金屬切屑到達套筒13末端(靠近模具19處)時形成含一定比例固相的半固態漿料；混合金屬切屑通過套筒13時，在三段加熱和螺桿的剪切作用下鎂合金切屑完全熔化，鎂-稀土中間合金切屑表面部分熔化，形成半固態漿料。在螺旋輸送桿12的輸送作用下，半固態漿料到達套筒13末端(靠近模具一側)，進入半固態漿料保溫段18，并積累至設定量，在注射螺桿的作用下充滿模具19型腔，并在壓力作用下凝固成形。
權利要求
1.一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，具體步驟如下第一步在金屬切屑混合裝置中對按照比例加入的鎂合金切屑和鎂-稀土中間合金切屑進行混合，在混合過程中通入氬氣進行保護，將混合均勻的金屬切屑送入注射機加料斗中； 第二步混合料斗中的金屬切屑經螺桿定量供給裝置定量送入金屬套筒中； 第三步在集注射、攪拌、輸送功能為一體的金屬套筒裝置內，采用螺旋輸送桿對金屬套筒中的混合金屬切屑施以剪切力，并通過剪切過程中的溫度調整，形成為固液混合狀態； 第四步利用注射機將上述的半固態漿料射至一模具內成形；其特征在于高強韌鎂合金是在AM50/AM60合金的基礎上添加O. 5-4. 0%的稀土元素。
2.根據權利要求1所述的一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，其特征在于所述的高強韌鎂合金中鎂-稀土中間合金成分為Mg-20% (Ce, La)合金，其中Ce和La的重量百分比為45:55。
全文摘要
本發明涉及一種用半固態注射成形方法生產的高強韌鎂合金，其特征在于高強韌鎂合金是在AM50/AM60合金的基礎上添加0.5-4.0%的稀土元素。所述的高強韌鎂合金中鎂-稀土中間合金成分為Mg-20%(Ce,La)合金，其中Ce和La的重量百分比為45:55。其通過半固態注射成形的方式可以方便的制備含有不同稀土含量的高強韌鎂合金，提高鎂合金產品的性能，產品內部顯微組織致密，可以進行熱處理，材料具有優良的強韌性能。
文檔編號B22D17/30GK103014381SQ20121038478
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者崔曉鵬 申請人:長春工業大學