專利名稱：一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鑄態(tài)鎂合金，涉及一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金及其制備方法。 屬于有色金屬技術領域。
背景技術：
鎂合金因具有密度低、比強度和比剛度高、電磁屏蔽效果好、吸震性能優(yōu)良、 易回收等優(yōu)點，廣泛應用于汽車、通訊、電子、家電、儀表以及航空航天等領域。由于 鎂合金是密排六方結構，室溫塑性加工能力差，所以目前還只有鑄造鎂合金得到了大量 的應用。然而變形鎂合金比鑄造鎂合金具有更高的強度和延展性，以及更多樣化的力學 性能。通過細化鎂合金鑄態(tài)晶粒的方式，能夠提高鎂 合金的變形性能。一般鎂合金鑄 態(tài)組織的細化方法有兩類，即變質處理和強外場作用，變質處理在鎂合金鑄造生產(chǎn)實際 中的應用非常廣泛，常用的變質處理方法有①碳變質法；②精煉法，常采用C2Cl6; ③添加合金化元素，比如添加&、Sr、稀土元素，但&元素一般對鎂鋅鎂合金有較好效 果，而對鎂鋁系鎂合金沒有細化效果。目前尚沒有利用稀土鐠微合金化技術促進鑄態(tài)鎂 合金組織轉變和提高其力學性能的報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，可有效細化鎂合金鑄態(tài)晶 粒，提高其室溫力學性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種可很好地制備上述含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，且工 藝簡單，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品質量性能各方面都十分優(yōu)良。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)的
一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，含有Al、Zn、Mn、Mg,還含有Pr，各組份的重量 百分比為Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe< 0.01，余為 Mg。一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的制備方法為先將純鎂放入熔煉爐中，升溫至 650 710°C;再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、Al-Mn及Zn的順序)，在合金 液面撒混合鹽覆蓋劑進行熔體保護；升溫至720 760°C時，加入稀土鐠，攪拌并扒渣； 合金液精煉；降溫至700 720°C，靜置，澆鑄，冷卻，獲得含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金。所述的混合鹽覆蓋劑組成重量百分比為MgCl2 45 60，CaF2 10 20，CaCl2 10 15，BaCl2 5 10，KCl 3 — 5, NaCl 1 3。所述的稀土鐠以鋁鐠中間合金的形式加入。本發(fā)明采用C2Cl6精煉劑進行合金液精煉處理，澆鑄時采用氬氣保護澆鑄，冷卻 則是對模具采用循環(huán)水冷卻。一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的制備方法包括以下步驟先將純鎂放入坩堝熔煉 爐中，升溫至650 710°C，再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、Al-Mn及Zn的順序)，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑進行熔體保護；升溫至720 760°C時，加入稀土鐠， 攪拌并扒渣；用C2Cl6精煉劑對合金液進行精煉；降溫至700 720°C，靜置5 20分 鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用氬氣保護，模具采用鐵模并用循環(huán)水水冷。澆鑄獲得含稀土 鐠的鑄態(tài)鎂合金。通過上 述制備方法所獲得的最佳實施例如下
添加0.5%的Pr所形成的鑄態(tài)鎂合金，其組份重量百分比為8.9%A1，0.9%Zn, 0.2%Mn, 0.5%Pr, 0.009%Fe,其余為Mg。合金在坩堝熔煉爐中熔煉，用混合鹽覆蓋劑 保護熔體，采用C2Cl6精煉劑進行熔體精煉，澆鑄時采用氬氣保護，模具采用鐵模并用循 環(huán)水水冷。獲得的含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的硬度HB265，室溫抗拉強度O b』20MPa，伸 長率 δ >4.5%。添加1.75%的Pr所形成的鑄態(tài)鎂合金，其組份重量百分比為8.1%Α1， 1.0%Zn, 0.1%Mn, 1.75%Pr, 0.005%Fe,其余為Mg合金。合金在坩堝熔煉爐中熔煉，
用混合鹽覆蓋劑保護熔體，采用C2Cl6精煉劑進行熔體精煉，澆鑄時采用氬氣保護，模具 采用鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄態(tài)合金的硬度HB勸4，室溫抗拉強度O b》56MPa，伸長率 δ 仝4%。添加3.0%的Pr所形成的鑄態(tài)鎂合金，其組份重量百分比為10.6%Α1， 1.1%Ζη, 0.3%Mn, 3.0%Pr, 0.01%Fe,其余為Mg。合金在坩堝熔煉爐中熔煉，用混合
鹽覆蓋劑保護熔體，采用C2Cl6精煉劑進行熔體精煉，澆鑄時采用氬氣保護，模具采用 鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄態(tài)合金的硬度HBMOO ；室溫抗拉強度ob^270MPa，伸長率 δ >3.5%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢還在于本發(fā)明合金不僅能夠細化合金的鑄態(tài) 組織，還能很好地提高合金材料的力學性能；其硬度HB超過65，室溫抗拉強度％超 過220MPa，伸長率δ超過3.5%;本發(fā)明產(chǎn)品的制備方法簡便易行，能生產(chǎn)出雜質含量 低、質量優(yōu)良、鑄態(tài)晶粒細小、力學性能較好的含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金；使用了混合鹽 覆蓋劑保護整個熔煉過程，減少合金元素及稀土元素的燒損，采用C2Cl6精煉劑進行精煉 處理，進一步達到除氣去渣及細化效果，采用氬氣保護及澆鑄與循環(huán)水冷卻模具，減少 鑄錠的氣孔、縮孔等鑄錠缺陷，從而制備出質量優(yōu)良的鑄錠。
具體實施例方式結合本發(fā)明的方法提供以下實例
本發(fā)明的實施例是在鎂鋁鋅錳合金(Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe < 0.01，余為Mg。)配料中添加不同含量的稀土鐠。本發(fā)明的實施例 所示的合金具有較好的力學性能，其力學性能超過了未添加稀土元素的對比實施例1所 示的鑄態(tài)鎂合金(表1所示)。具體實施例說明如下
對比實施例1:鑄態(tài)鎂合金中未添加稀土元素鐠，合金配料(原料為2號工業(yè)純 鎂、AOO純鋁、Al-5Mn中間合金、純鋅)在坩堝熔煉爐中熔煉。先將純鎂放入坩堝熔煉 爐中，升溫至680°C，再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、Al-Mn及Zn的順序)， 在合金液面撒混合鹽覆蓋劑(組份重量百分比為55%MgCl2，20%CaF2, 15%CaCl2， 5%BaCl2, 3%KC1，2%NaCl)進行熔體保護；升溫到740°C，攪拌并扒渣；用合金配料總重量1.5%的C2Cl6精煉劑(C2Cl6精煉劑預先壓制成直徑為10毫米的圓柱體)對合金 液進行精煉；降溫至700°C，靜置10分鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用氬氣保護，模具采用 鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄錠的平均晶粒尺寸為50 μ m。該合金的組份重量百分比為 9.0%Α1, 1.1%Ζη, 0.2%Mn, 0.008%Fe,其余為 Mg。實施例1:在鑄態(tài)鎂合金中添加0.5%Pr，合金配料(原料為2號工業(yè)純鎂、 AOO純鋁、Al_5Mn中間合金、純鋅，Al-IOPr中間合金)在坩堝熔煉爐中熔煉。先將純 鎂放入坩堝熔煉爐中，升溫至650°C;再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、Al-Mn及 Zn的順序)，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑(組份重量百分比為60%MgCl2，10%CaF2， 15%CaCl2, 10%BaCl2, 3%KC1, 2%NaCl)進行熔體保護；升溫到720°C，攪拌并扒渣； 用合金配料總重量2% WC2Cl6精煉劑(C2Cl6精煉劑預先壓制成直徑為10毫米的圓柱體) 對合金液進行精煉；降溫至700°c，靜置15分鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用氬氣保護，模 具采用鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄錠的平均晶粒尺寸為28 μ m。合金的組份重量百分比為 8.9%A1, 0.9%Zn, 0.2%Mn, 0.5%Pr, 0.009%Fe,其余為 Mg。實施例2 在鑄態(tài)鎂合金中添加1.75%Pr，合金配料(原料為2號工業(yè)純鎂、 AOO純鋁、Al_5Mn中間合金、純鋅，Al-IOPr中間合金)在坩堝熔煉爐中熔煉。先 將純鎂放入坩堝熔煉爐中，升溫至680°C，再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的順序)，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑(組份重量百分比為60%MgCl2， 10%CaF2, 15%CaCl2, 10%BaCl2, 3%KC1, 2%NaCl)進行 熔體保護；升溫到 760°C，攪 拌并扒渣；用合金配料總重量2%的C2Cl6精煉劑(C2Cl6精煉劑預先壓制成直徑為10毫 米的圓柱體)對合金液進行精煉；降溫至720°C，靜置15分鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用 氬氣保護，模具采用鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄錠的平均晶粒尺寸為23 μ m。合金的組份 重量百分比為 8.1% Al，1.0% Zn, 0.1% Mn, 1.75% Pr, 0.005% Fe,其余為 Mg。實施例3:在鎂鋁鋅錳合金中添加3.0%Pr，合金配料(原料為2號工業(yè)純 鎂、AOO純鋁、Al_5Mn中間合金、純鋅，Al-IOPr中間合金)在坩堝熔煉爐中熔煉。 先將純鎂放入坩堝熔煉爐中，升溫至710°C，再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的順序)，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑(組份重量百分比為60%MgCl2， 15%CaF2, 10%CaCl2, 10%BaCl2, 4%KC1, l%NaCl)進行熔體保護；升溫到 740°C，攪 拌并扒渣；用合金配料總重量2%的C2Cl6精煉劑(C2Cl6精煉劑預先壓制成直徑為10毫 米的圓柱體)對合金液進行精煉；降溫至710°C，靜置20分鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用 氬氣保護，模具采用鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄錠的平均晶粒尺寸為20 μ m。合金的組份 重量百分比為 10.6% Al，1.1% Zn, 0.3% Mn, 3.0%Pr, 0.01% Fe,其余為 Mg。實施例4:在鑄態(tài)鎂合金中添加2.0%Pr，合金配料(原料為2號工業(yè)純鎂、 AOO純鋁、Al_5Mn中間合金、純鋅，Al-IOPr中間合金)在坩堝熔煉爐中熔煉。先 將純鎂放入坩堝熔煉爐中，升溫至680°C，再依次放入經(jīng)烘烤的中間合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的順序)，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑(組份重量百分比為53%MgCl2， 20%CaF2, 10%CaCl2, 10%BaCl2, 5%KC1, 2%NaCl)進行熔體保護；升溫到 730°C，攪 拌并扒渣；用合金配料總重量2%的C2Cl6精煉劑(C2Cl6精煉劑預先壓制成直徑為10毫 米的圓柱體)對合金液進行精煉；降溫至710°C，靜置20分鐘，進行澆鑄，澆鑄時采用 氬氣保護，模具采用鐵模并用循環(huán)水水冷。鑄錠的平均晶粒尺寸為31 μ m。合金的組份重量百分比為 11.0%A1，1.2% Zn, 0.1% Mn, 2.0% Pr,0.01% Fe,其余為 Mg。 表1本發(fā)明鑄態(tài)合金室溫力學性能__
權利要求
1.一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，其特征在于各組份的重量百分比為Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe < 0.01，余為 Mg。
2.如權利要求1所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，其特征在于添加0.5%的Pr所 形成合金的組份重量百分比為8.9% Al，0.9% Zn, 0.2% Mn, 0.5% Pr, 0.009% Fe,其 余為Mg。
3.如權利要求1所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，其特征在于添加1.75%的Pr所 形成的合金的組份重量百分比為8.1% Al，1.0% Zn, 0.1% Mn, 1.75% Pr, 0.006% Fe, 其余為Mg。
4.如權利要求1所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金，其特征在于，添加3.0%的Pr所 形成的合金的組份重量百分比為10.6% Al，1.1% Zn, 0.3% Mn, 3.0% Pr, 0.01% Fe, 其余為Mg。
5.如權利要求1所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的制備方法，采用熔煉與澆鑄工 藝，其特征在于先將純鎂放入熔煉爐中，升溫至650 710°C;再依次放入經(jīng)烘烤的中 間合金，按照Al、Al-Mn及Zn的順序，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑進行熔體保護；升溫 至720 760°C時，加入Pr，攪拌并扒渣；合金液精煉；降溫至700 720°C，靜置，澆 鑄，冷卻，即得。
6.如權利要求5所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的的制備方法，其特征在于混 合鹽覆蓋劑組成重量百分比為MgCl2 45 60，CaF2 10 20，CaCl2 10 15，BaCl2 5 10，KCl 3 5，NaCl 1 3。
7.如權利要求5所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的制備方法，其特征在于所述 稀土鐠以鋁鐠中間合金的形式加入。
8.如權利要求5所述的一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金的制備方法，其特征在于用 C2Cl6精煉劑進行合金液精煉處理；采用氬氣保護澆鑄；冷卻是對模具采用循環(huán)水冷卻。
全文摘要
一種含稀土鐠的鑄態(tài)鎂合金及其制備方法，本發(fā)明涉及一種鑄態(tài)鎂合金及其制備方法。該合金組份重量百分比為Al 7～11，Zn 0.9～1.2，Mn 0.1～0.3；Pr 0.5～3.0；0<Fe≤0.01，余為Mg；該合金制備方法為先將純鎂放入熔煉爐中，升溫至650～710℃，再依次放入經(jīng)烘烤中間合金，在合金液面撒混合鹽覆蓋劑進行熔體保護；升溫至720～760℃時，加入稀土鐠，攪拌并扒渣；用C2Cl6精煉劑對合金液進行精煉；降溫至700～720℃，靜置，澆鑄，冷卻。本發(fā)明工藝過程簡單，在熔煉過程中添加稀土元素Pr，有效細化鎂合金鑄態(tài)晶粒；生產(chǎn)出質量優(yōu)良、雜質含量低、鑄態(tài)晶粒細小的含稀土鐠的鎂合金。鑄態(tài)合金的硬度HB超過65，室溫抗拉強度σb超過220MPa，伸長率δ超過3.5%。
文檔編號C22C23/02GK102011039SQ201010607310
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者劉愛敏, 肖代紅 申請人:劉愛敏