專利名稱：Az91d稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鎂合金的制備工藝，具體為一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝。
背景技術：
目前市場上的鎂合金鑄件采用壓力鑄造的方法實現成型，力學性能較差。壓力鑄造(簡稱壓鑄)的實質是在高壓作用下，使液態或半固態金屬液以較高的速度充填壓鑄型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。高壓和高速填充壓鑄型是壓鑄的是兩大特點。壓射比壓通常是幾兆帕到幾十兆帕，填充速度約在10-50m/s，充型時間很短，一般在
0.01-0.2s范圍內。一般壓鑄方法由于金屬液填充速度快,流態不穩定,鑄件容易生產氣孔，不能進行熱處理；對內凹復雜鑄件，壓鑄較為困難；不宜小批量生產，主要原因是壓鑄型制造成本高，小批量生產不經濟。

發明內容
本發明為了解決現有鎂合金的基本相及制備過程中易產生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學性能的問題，提供了一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝。本發明是采用如下技術方案實現的:AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，采用如下步驟:a、將AZ9ID鎂合金放入電阻爐升溫至180-220 V，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；c、繼續升溫至760-800°C，加入預熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg-25%Y中間合金占鎂合金的質量分數為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉噴吹Ar氣結合MgO泡沫陶瓷過濾，對鎂液復合凈化30min ;e、降溫至715-725°C，將金屬液倒入預熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進行T4熱處理，模具預熱溫度為200-250°C，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時間20_25s。本發明所述的鎂合金制備工藝是經過大量的反復試驗得出的。擠壓鑄造過程中，擠壓壓力過小，鎂合金組織不夠細密，擠壓壓力過大，模具易損壞；保壓時間過短，坯料可能未完全凝固，導致鑄件變形；保壓時間過長，坯料不易頂出；模具溫度太低，坯料的冷卻速度過快，組織力學性能差；模具溫度過高，保壓時間將會延長，不利于高效生產；同時采用T4熱處理使稀土釔由晶界擴散到晶內，鎂合金組織更加均勻，力學性能提升，鎂合金擠壓鑄造克服了現有鎂合金的基本相及制備過程中易產生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學性能的問題。本發明采用先進的無熔劑熔煉工藝，并添加稀土元素釔，通過擠壓鑄造成型，提高鎂合金的綜合力學性能，原先的AZ91D鎂合金采用普通金屬型重力鑄造時強度較低，抗拉強度為100.7MPa，延伸率只有1.5% ;而AZ91D稀土鎂合金采用擠壓鑄造工藝后，抗拉強度達到了 229.0MPa，延伸率達到了 8.5%，硬度達到了 85.4，由于高壓凝固和塑性變形同時存在，制件無縮孔、縮松等缺陷，組織細密，力學性能較高，且無需冒口補縮和最后清理，因而液態金屬或合金利用率高，具有工序簡化、無需深加工即可使用、節約原材料的使用且降低成本的優點。
具體實施例方式AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，采用如下步驟:a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180 (197或220) °C，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；C、繼續升溫至760 (769或800) °C，加入預熱后的Mg_25%Y中間合金，Mg_25%Y中間合金占鎂合金的質量分數為6 (8.9或10)%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉噴吹Ar氣結合MgO泡沫陶瓷過濾，對鎂液復合凈化30min ;e、降溫至715(716或725) °C，將金屬液倒入預熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進行T4熱處理，模具預熱溫度為200 (222或250) °C，擠壓壓力為95 (103或105) MPa、保壓時間20 (22或25) S。具體實施過程中，拉伸試驗在CMT5105型微扣電子萬能試驗機上進行，最大試驗力100KN，拉伸速率為2mm/min。根據實驗方案，對AZ91D稀土鎂合金擠壓態試樣和固溶處理試樣進行光學顯微組織觀察，試樣所用腐蝕劑配比為:苦味酸lg，乙酸1ml，硝酸1ml，蒸餾水150ml，斷口組織采用SU-1500型掃面電子顯微鏡(SEM)進行觀察；合金的相組成用日本理學(RIGAKU)公司生產的D/max-rB型X射線衍射儀測試，實驗條件為40 kV, 100 mA,CuKa輻射，掃描速度5° /min，掃描角度10° -90°。得出的結論為AZ91D鎂合金采用普通金屬型重力鑄造時強度較低，抗拉強度為100.7MPa,延伸率只有1.5%，采用擠壓鑄造制備工藝成型并T4熱處理后抗拉強度達到了229.0MPa，延伸率達到了 8.5%，硬度達到了 85.4，因此擠壓鑄造能夠顯著提高鎂合金的力學性能。不經過熱處理，稀土元素釔的添加對AZ91D合金的拉伸力學性能提高不明顯，與AZ91D不熱處理試樣相比，抗拉強度提高了 6.4%，延伸率提高了 30.3%，硬度沒有明顯提高；熱處理后，稀土元素釔的添加能顯著提高合金的拉伸力學性能，與AZ91D鎂合金擠壓鑄造試樣相比抗拉強度提高了 37.3%，延伸率提高了 285%，硬度提高了 19% ;與AZ91D鎂合金熱處理試樣相比抗拉強度提高了 33.1%，延伸率提高了 165%，硬度提高了 5.7%。因此，稀土元素釔能夠顯著提高AZ91D鎂合金的綜合力學性能，無論抗拉強度、延伸率還是硬度都有所提聞，其中延伸率的提聞最為明顯。
權利要求
1.一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，其特征在于:采用如下步驟:a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180-220°C，保溫20min，除去原料上附著的水氣及油污；b、繼續升溫至400°C，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體，使原料不被氧化；c、繼續升溫至760-800°C，加入預熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg_25%Y中間合金占鎂合金的質量分數為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、待鎂合金及中間合金熔化后，旋轉噴吹Ar氣結合MgO泡沫陶瓷過濾，對鎂液復合凈化30min ;e、降溫至715_725°C，將金屬液倒入預熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進行T4熱處理，模具預熱溫度為200-250°C，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時間20_25s。
全文摘要
本發明具體為一種AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝，解決了現有鎂合金的基本相及制備過程中易產生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且成本高影響鎂合金力學性能的問題。a、將AZ91D鎂合金放入電阻爐升溫至180-220℃，保溫20min；b、繼續升溫至400℃，通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為74:25:1的混合氣體；c、繼續升溫至760-800℃，加入預熱后的Mg-25%Y中間合金，Mg-25%Y中間合金占鎂合金的質量分數為6-10%，熔化后用石墨棒攪拌均勻；d、旋轉噴吹Ar氣結合MgO泡沫陶瓷過濾，對鎂液復合凈化30min；e、降溫至715-725℃，將金屬液倒入預熱好的模具后，擠壓頂出坯料，切割后進行T4熱處理，模具預熱溫度為200-250℃，擠壓壓力為95-105MPa、保壓時間20-25s。本發明具有工序簡化、無需深加工即可使用、節約原材料的使用且降低成本的優點。
文檔編號C22C1/03GK103121095SQ201310077009
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者侯華, 趙宇宏, 靳玉春, 楊偉明 申請人:中北大學