本發明涉及一種耐熱的鎂合金及制備方法。
背景技術：
鎂合金是目前工業上可應用的最輕的金屬結構材料，具有密度小、比強度高、比剛度高、尺寸穩定的特點，并且還有良好的機械加工性能和充型流動性 ；特別是除了上述熱力學性能外，鎂合金還具有優異的電磁屏蔽性能和可回收利用性能，正是信息時代和低碳環保所急需的新型材料。因此，鎂合金被廣泛應用于航空航天、汽車工業、計算機產品、通信器材和生物醫學等各個領域，其產量年增長率近些年一直高達25％以上。可以說，鎂合金已經成為繼鋼鐵、鋁合金之后發展起來的第三大金屬材料，也是有色金屬材料中最有開發和應用前途的金屬材料之一。但是鎂合金的缺點也非常明顯，通常在 120℃以上，其高溫強度和蠕變強度都會大幅下降，嚴重地限制了鎂合金的應用范圍。因此需要一種耐熱的鎂合金及制備方法的提出。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供一種耐熱的鎂合金及制備方法。
為了實現上述目的，本發明所設計的一種耐熱的鎂合金，各組分按以下質量百分含量分別為Al：5-10%、Zn：0.5-2%、Mn：0.25-0.5%、Cu：0.05-0.1%、Si：0.2-0.5%、Co：0.05-0.15%、Sm：0.05-0.15%、Ca：0.04-0.1%、Mo：0.02-0.05%；余量為Mg及不可避免的雜質，其中，Co與Sm的質量比為1:1，Ca與Mo的質量比為 2:1。
下面對本發明中鎂合金的化學成份作詳細敘述。
Al 是耐熱鎂合金中最主要的合金元素，Al 在 Mg 中的溶解度隨溫度的降低而下降，當合金凝固或時效處理 時，過飽和固溶體中會析出彌散、平衡的 β-Mg17Al12 強化相，從而提高合金的強度，在本專利中Al的含量為5-10%。
Zn與 Al一樣，也是鎂合金中常用的特征元素，其對鎂合金的影響僅次于Al。隨著 Zn含量的增加，抗拉強度提高，但是伸長率下降，在本專利中Zn的含量為0.5-2%。
Mn也能在一定程度上提高鎂合金的耐熱性能，在本專利中Mn的含量為0.25-0.5%。
Cu能提高鎂合金的強度以及韌性，在本專利中Cu的含量為0.05-0.1%。
Si在鎂合金中主要是形成具有高熔點的 Mg2Si 相，并彌散分布在晶界周圍。Mg2Si相在 300℃以下相當穩定，可以使合金的高溫抗蠕變性能明顯改善。但如果 Si 加入量太大或冷卻速度較緩慢時，Mg2Si 相就會形成粗大的漢子狀，增加合金脆性，在本專利中Si的含量為0.2-0.5%。
Co能夠增大鎂合金的硬度和力度，且使得整個鎂合金原料體系能夠承受高溫淬火，Co的加入還能在一定程度上與Si發生協同作用，使得制備的鎂合金硬度更大，且耐酸堿性提高；在本專利中Co的含量為0.05-0.15%。
Sm有助于Si的生長，并能提高鎂合金的耐熱性能，在本專利中Sm的含量為0.05-0.15%。
Ca在耐熱鎂合金中能夠細化枝晶尺寸，提高熱穩定性。在鎂合金中添加 Ca元素后，Ca與Si結合生成CaSi2粒子，為Mg2Si提供了形核源，使Mg2Si的形狀由粗大的漢子狀轉變為細小的多邊形，從而改善合金的高溫力學性能，在本專利中Ca的含量為0.04-0.1%。
Mo有助于Ca的生長，并能提高鎂合金的耐熱性能，在本專利中Mo的含量為0.02-0.05%。
一種耐熱的鎂合金的制備方法如下：按照鎂合金的原料比例混合均勻，然后投入真空爐內進行融化，先升溫到750-800℃，保溫30分鐘，然后降溫到 700℃-750℃，再保溫20分鐘，得合金液，采用氣體保護或者鎂合金覆蓋劑保護防止合金液氧化；用所得合金液澆一小塊樣品，進行精煉、扒渣、鎂液化學元素快速分析，若分析結果與原料配方有差別，補料進行調整；最后將合金液取出進行模裝，冷卻即可得到耐熱的鎂合金。
本發明得到的一種耐熱的鎂合金，有較高的耐熱性，同時力學性能優良，機械加工性、流動性及壓鑄性良好，適合鑄造尤其適合壓鑄的耐熱鎂合金，經測試，本申請中的鎂合金在200℃下的抗拉強度為180-220MPa，伸長率為4-5%。而且制備過程相對簡單，原料利用率高，符合當下綠色化工的原則。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
實施例1：
本實施例提供的一種耐熱的鎂合金，各組分按以下質量百分含量分別為Al：5%、Zn：0.5%、Mn：0.25%、Cu：0.05%、Si：0.2%、Co：0.05%、Sm：0.05%、Ca：0.04%、Mo：0.02%；余量為Mg及不可避免的雜質，其中，Co與Sm的質量比為1:1，Ca與Mo的質量比為 2:1。
一種耐熱的鎂合金的制備方法如下：按照鎂合金的原料比例混合均勻，然后投入真空爐內進行融化，先升溫到750-800℃，保溫30分鐘，然后降溫到 700℃-750℃，再保溫20分鐘，得合金液，采用氣體保護或者鎂合金覆蓋劑保護防止合金液氧化；用所得合金液澆一小塊樣品，進行精煉、扒渣、鎂液化學元素快速分析，若分析結果與原料配方有差別，補料進行調整；最后將合金液取出進行模裝，冷卻即可得到耐熱的鎂合金。
經測試，本實施例所制備的耐熱的鎂合金，在200℃下的抗拉強度為180MPa，伸長率為5%。
實施例2：
本實施例提供的一種耐熱的鎂合金，各組分按以下質量百分含量分別為Al：10%、Zn：2%、Mn：0.5%、Cu：0.1%、Si：0.5%、Co：0.15%、Sm：0.15%、Ca：0.1%、Mo：0.05%；余量為Mg及不可避免的雜質，其中，Co與Sm的質量比為1:1，Ca與Mo的質量比為 2:1。
另外本實施例中采用上述原材料來制備一種耐熱的鎂合金的制備方法與實施例1相同。
經測試，本實施例所制備的耐熱的鎂合金，在200℃下的抗拉強度為220MPa，伸長率為4%。
實施例3：
本實施例提供的一種耐熱的鎂合金，各組分按以下質量百分含量分別為Al：8%、Zn：1%、Mn：0.3%、Cu：0.08%、Si：0.4%、Co：0.1%、Sm：0.1%、Ca：0.08%、Mo：0.04%；余量為Mg及不可避免的雜質，其中，Co與Sm的質量比為1:1，Ca與Mo的質量比為 2:1。
另外本實施例中采用上述原材料來制備一種耐熱的鎂合金的制備方法與實施例1相同。
經測試，本實施例所制備的耐熱的鎂合金，在200℃下的抗拉強度為200MPa，伸長率為4%。