一種新型鈣鍶耐熱鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鈣鍶耐熱鎂合金，包括如下重量百分比的組分：Al：7.0～9.0％、Mn：0.10～0.45％、Zn：0.0001～0.1％、Ca：0.5～2.0％、Sr：0.1～0.8％、Si：0.0001～0.04％、Cu：0.0001～0.01％、Ni：0.0001～0.0015％、Fe：0.0001～0.005％、Be：0.00001～0.00006％、其余為鎂。本發(fā)明的鈣鍶耐熱鎂合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等力學(xué)性能優(yōu)良，制備成本低廉，適合于批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種新型鈣鍶耐熱鎂合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金，具體涉及一種新型鈣鍶耐熱鎂合金。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是在工程應(yīng)用中密度最低的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)鎂合金還具有高比強(qiáng)、高阻尼、電磁屏蔽以及優(yōu)異的鑄造性能、切削加工性能和已回收等優(yōu)點(diǎn)。由于汽車和電子工業(yè)上采用了鎂合金構(gòu)件，使鎂合金的應(yīng)用得到很大的推廣。在汽車、電子、醫(yī)療器械、船舶、航空、航天、國(guó)防等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景，鎂合金被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。然而常用的AZ系列、AM系列鎂合金存在耐熱性能差的缺點(diǎn)，長(zhǎng)期工作溫度不能超過120°C，因此限制了它作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍。雖然近年來，隨著稀土 AE系列鎂合金的研究發(fā)展，解決了 AZ、AM系列鎂合金耐熱性不足的缺陷，但由于稀土材料價(jià)格昂貴，資源稀缺造成稀土鎂合金的成本居高不下，也限制了它們的推廣應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)度高、耐熱性能良好，且制備成本低廉、適合于批量生產(chǎn)的含鈣鍶耐熱鎂合金。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種新型鈣鍶耐熱鎂合金，其特征在于包括如下重量百分比的組分:A1:7.0~
9.0% ；Mn:0.10 ~0.45 %、Zn:0.0001 ~0.1 %、Ca:0.5 ~2.0 %、Sr:0.1 ~0.8 %、S1:
0.0001 ~0.04%, Cu:0.0001 ~0.01%, N1:0.0001 ~0.0015%, Fe:0.0001 ~0.005%,Be:0.00001 ~0.00006%、其余為鎂。
[0006]作為優(yōu)選，上述組分的重量百分比為:A1:8.0 % ；Mn:0.30 %, Zn:0.0001~
0.05%,Ca:1.l%,Sr:0.3%、雜質(zhì)元素總和為0.0001~0.02%、其余為鎂。
[0007]本發(fā)明的制備方法為:將純鎂、鋁放入預(yù)熱到650°C坩堝中，并通入保護(hù)氣體。等加入的爐料完全熔化后，升溫至700°C，加入錳、鍶、鈣鎂中間合金等，并繼續(xù)通入保護(hù)氣體；當(dāng)溫度升至730°C時(shí)攪拌10分鐘，使成分均勻，然后通入氬氣精煉10分鐘，精煉后靜置30分鐘。待降溫至680°C~700°C時(shí)可用于壓鑄生產(chǎn)，即可獲得本新型鈣鍶耐熱鎂合金。
[0008]上述鎂合金元素中，其中鋁是主要強(qiáng)化元素，它通過固溶強(qiáng)化和與鎂形成Mg17Al12沉淀強(qiáng)化，提高了合金的常溫強(qiáng)度。鋁的加入還提高了鎂合金的鑄造工藝性能。從而使本新型鈣鍶耐熱鎂合金適合于批量生產(chǎn)。
[0009]錳在鎂合金中的主要作用是提高鎂合金的耐腐蝕性。錳在鎂合金熔煉過程中可以與鎂合金中的雜質(zhì)元素(鐵)形成化合物，通過靜置沉淀于坩堝底部，從而消除雜質(zhì)元素對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的有害作用。
[0010]鈣是本發(fā)明中用于提高鎂合金耐熱性能的元素，加入一定配比的鈣可以提高鎂合金中Mg17Al12相的熱穩(wěn)定性，同時(shí)能大幅度細(xì)化合金的顯微組織，從而提高鎂合金在高溫下的綜合力學(xué)性能。當(dāng)含Ca量較低時(shí)，鑄態(tài)組織由Mg基體和晶界處的少量離異共晶相Mg2Ca組成；當(dāng)含Ca量較高時(shí)，鑄態(tài)組織由Mg基體和沿晶界分布的以離異共晶機(jī)制生成的共晶體(Mg+Mg2Ca)組成。鑄態(tài)下合金中的離異共晶組織是非平衡凝固的產(chǎn)物，其組織是不穩(wěn)定的，因而固溶時(shí)效后，合金的晶界處只剩下顆粒狀的Mg2Ca。Mg-Ca-Si合金中，當(dāng)含Si量較低時(shí)，鑄態(tài)組織由Mg基體和CaMgSi相組成，其中CaMgSi以離散塊狀、微細(xì)點(diǎn)狀以及針狀三種形態(tài)存在；當(dāng)含Si量較高時(shí)，顯微組織中除Mg基體和三種形態(tài)的CaMgSi相外，出現(xiàn)了 “漢字形”Mg2Si相。固溶時(shí)效后，Mg-Ca-Si合金的顯微組織改變不大。
[0011]鍶是主要起到組織細(xì)化的元素，同時(shí)對(duì)含有鈣和含有硅鎂合金組織的變質(zhì)作用。鎂合金的組織由α -Mg固溶體、Mg17Al12相和Al8Mn5相組成，隨著Al含量的增加，Mg17Al12相增多，且有部分長(zhǎng)大成為斷續(xù)的網(wǎng)狀組織。抗拉強(qiáng)度先提高后降低，延伸率不斷減小。而合金的顯微硬度隨著Al含量的增加不斷提高。在添加Sr后，合金的組織由α-Mg固溶體、Mg17Al12相、Al4Sr相和Al8Mn5相組成。當(dāng)Sr不變時(shí)，隨著Al含量的增加，Mg17Al12相增多，Al4Sr相不受其變化影響；抗拉強(qiáng)度先提高后降低，延伸率不斷降低，顯微硬度不斷提高。而Al不變，Sr增加時(shí)，Al4Sr相增多變長(zhǎng)，Mg17Al12相不斷減少；抗拉強(qiáng)度不斷提高，延伸率基本不變。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明合金與AZ91HP在不同溫度下的拉伸強(qiáng)度曲線；
[0013]圖2是本發(fā)明合金與AZ91HP在不同溫度下的屈服強(qiáng)度曲線；
[0014]圖3是本發(fā)明合金與AZ91HP在不同溫度下的伸長(zhǎng)率曲線；
[0015]圖4是本發(fā)明合金與各種典型鎂合金在不同時(shí)間下的耐腐蝕性曲線；
[0016]圖5是本發(fā)明中合金的鑄態(tài)組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]按重量百分比配料，其配比為:A1:8.0% ；Mn:0.30%, Zn:0.0001 ~0.05%, Ca:11%, Sr.0.3%、雜質(zhì)元素總和為0.0001~0.02%、其余為鎂。
[0019]制備時(shí)，按上述配比稱料；將純鎂、鋁放入預(yù)熱到650°C坩堝中，并通入保護(hù)氣體。等加入的爐料完全熔化后，升溫至700°C，加入錳、鍶、鈣鎂中間合金等，并繼續(xù)通入保護(hù)氣體；當(dāng)溫度升至730°C時(shí)攪拌10分鐘，使成分均勻，然后通入氬氣精煉10分針，精煉后靜置30分鐘。待降溫至680°C~700°C時(shí)可用于壓鑄生產(chǎn)，即可獲得本新型鈣鍶耐熱鎂合金。產(chǎn)品的力學(xué)性能如圖1、圖2和圖3所示，從圖中可見，本發(fā)明的力學(xué)性能明顯優(yōu)于AZ91HP，本發(fā)明的力學(xué)性能數(shù)據(jù)如下:
[0020]30°C條件下，抗拉強(qiáng)度:180MPa，屈服強(qiáng)度:140MPa，延伸率:1% ;
[0021]110°C條件下，抗拉強(qiáng)度:190MPa，屈服強(qiáng)度:115MPa，延伸率:2% ；
[0022]200°C條件下，抗拉強(qiáng)度:115MPa，屈服強(qiáng)度:1OOMPa，延伸率:2%。
[0023]實(shí)施例2
[0024]按重量百分比配料，其配比為:A1:7.0% ；Mn:0.10%,Zn:0.0001 ~0.01 %、Ca:`0.5%,Sr:0.1 %、雜質(zhì)元素總和為0.0001~0.01 %、其余為鎂。制備方法同于實(shí)施例1。
[0025]實(shí)施例3[0026]按重量百分比配料，其配比為:A1:9.0% ；Mn:0.45%, Zn:0.0001 ~0.1 %、Ca:
2.0%、Sr:0.8% 、雜質(zhì)元素總和為0.0001~0.05%、其余為鎂。制備方法同于實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種新型鈣鍶耐熱鎂合金，其特征在于包括如下重量百分比的組分:
Al:7.0 ~9.0%;Mn:0.10 ~0.45%,Zn:0.0001 ~0.1 %、Ca:0.5 ~2.0%、Sr:0.1 ~0.8%, Si:0.0001 ~0.04%, Cu:0.0001 ~0.01%, N1:0.0001 ~0.0015%, Fe:0.000 ~0.005%, Ee:0.00001 ~0.00006%、其余為鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型鈣鍶耐熱鎂合金，其特征在于包括如下重量百分比的組分: Al:8.0% ；Mn:0.30%, Zn:0.0001 ~0.05%, Ca:1.1%, Sr:0.3%、雜質(zhì)元素總和為0.0001~0.02%、其余為鎂。
【文檔編號(hào)】C22C23/02GK103834839SQ201210479892
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月23日
【發(fā)明者】丁衛(wèi)南 申請(qǐng)人:天津德盛鎂科技發(fā)展有限公司