專利名稱：一種高伸長(zhǎng)率的強(qiáng)韌鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金，特別涉及一種MgAlMn系高塑性的鎂合金。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，以汽車(chē)為代表的交通工具需要通過(guò)減輕車(chē)身的重量，來(lái)進(jìn)一步研發(fā)燃料利用率更高的新產(chǎn)品。在汽車(chē)制造業(yè)中，鎂合金作為一種新型的輕質(zhì)金屬材料，被汽車(chē)制造廠家用來(lái)替代傳統(tǒng)的鑄鐵，以實(shí)現(xiàn)減輕車(chē)身重量的目的。
目前，國(guó)產(chǎn)MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有YM202、YM203、YM204、YM205 ;美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM B的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有AM50A、AM60A、AM60B ；日本標(biāo)準(zhǔn)JIS H的MgAlMn 系壓鑄鎂合金牌號(hào)有MDC2B、MDC4、MDC5 ；歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號(hào)有 EN-MC21210、EN-MC21220、EN-MC21230。這些牌號(hào)的合金流動(dòng)性、力學(xué)性能、壓鑄性能都十分優(yōu)良，被廣泛用于金屬型鑄造、精密鑄造、低壓鑄造、壓鑄、半固態(tài)鑄造、砂型鑄造等鑄造形式，最常用的是用來(lái)低壓鑄造或壓鑄汽車(chē)、摩托車(chē)輪轂零件，其伸長(zhǎng)率可達(dá)8-10 %。另外， MgAlMn系鎂合金也能用于變形鎂合金方向。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題用于制造交通工具上輪轂零件的鎂合金，除了要求具有良好的抗拉強(qiáng)度外，更希望其具有良好的伸長(zhǎng)率，伸長(zhǎng)率是衡量金屬材料塑性的指標(biāo)，是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不致破裂的能力，伸長(zhǎng)率越高，表明金屬材料的塑性越好。鑄件的伸長(zhǎng)率越高，表明其塑性越好，意味著汽車(chē)的安全性好。
因而，本領(lǐng)域急需一種力學(xué)性能優(yōu)良、能適用于鑄造和軋制變形的鎂合金。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高伸長(zhǎng)率的強(qiáng)韌鑄造鎂合金。所述技術(shù)方案如下
一種高伸長(zhǎng)率的強(qiáng)韌鎂合金，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Co組成，其重量百分組成為 All. 5-25%, MnO. 1-2%、稀土 O. 0002-16%, NbO. 0002-4%, CoO. 0002-2%，其余為Mg。
其中，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
優(yōu)選，所述稀土為Gd 或 Gd 與 Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
優(yōu)選，其重量百分組成為All. 6-6. 5%, MnO. 13-0. 7%, GdO. 1-2%, NbO. 05-1%, CoO. 01-1%，其余為 Mg。
更有選，其重量百分組成為A14. 4-6. 5 MnO. 2-0. 6 GdO. 1-0. 8 NbO. 05-0. 6 %、CoO. 2-0. 9 %，其余為 Mg。
最優(yōu)選，其重量百分組成為A15%、MnO. 4%, GdO. 5%, NbO. 3%, CoO. 6%，其余為Mg。
其中，所述Nb通過(guò)AlNb中間合金或NbAl中間合金的形式加入所述鎂合金，所述 Co通過(guò)AlCo中間合金的形式加入所述鎂合金。
本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是本發(fā)明通過(guò)在MgAlMn系鎂合金中添加稀土元素、Nb元素，特別是Co元素，能提高了鎂合金的塑性(伸長(zhǎng)率)，得到了一種具有優(yōu)良機(jī)械加工性、流動(dòng)性、抗拉強(qiáng)度良好的強(qiáng)韌鎂合金。Nb元素加入，還能提高鎂合金的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明鑄件經(jīng)T6熱處理后，試樣伸長(zhǎng)率可達(dá)20%。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金的制作工藝、熱處理方法說(shuō)明如下
1、本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金可通過(guò)以下三種熔煉工藝制作
工藝一按照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量計(jì)算并準(zhǔn)備好所需量的原材料，在電阻爐中加入鎂錠、鋁錠、MgMn中間合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金，給所用電阻爐升溫，當(dāng)加入的上述金屬快熔化時(shí)采用氣體保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)。升溫到720V _780°C時(shí)加入MgRE中間合金(如MgGcUMgY、MgNd等)或AlRE中間合金， 并攪拌，在720°C _780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如按照氣體含量檢查方法進(jìn)行氣體含量檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理; 如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到700°C -740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件或準(zhǔn)備用于軋制的鑄塊。
本工藝中電阻爐也可以用其他熔爐代替；保護(hù)氣體可以是氬氣，也可以是SF6,還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；鎂合金覆蓋劑和中間合金產(chǎn)品為市場(chǎng)銷售產(chǎn)品；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。
工藝二 按照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量計(jì)算并準(zhǔn)備好所需量的原材料，在真空爐中加入招錠、Mn或Mn劑、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金,升溫至820°C，保溫2-8小時(shí)，然后降溫到720°C _780°C，加入鎂錠和RE。待所加入的金屬熔化后在720°C _780°C保溫30分鐘，得合金液，采用氣體保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)防止合金液氧化。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如氣體含量的檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理；如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到70(TC -740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件或準(zhǔn)備用于軋制的鑄塊。
本工藝中真空爐可用工頻爐等其他熔爐替代；保護(hù)氣體可以是氬氣，也可以是 SF6，還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；鎂合金覆蓋劑、稀土、Mn劑、中間合金為市場(chǎng)上銷售產(chǎn)品；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。
工藝三照本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金組成和含量計(jì)算并準(zhǔn)備好所需量的原材料，在熔爐中加入標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)MgAlMn系壓鑄 鎂合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金，上述金屬快熔化時(shí)采用氣體保護(hù)或者鎂合金覆蓋劑保護(hù)。升溫到720°C -780°C時(shí)加入MgRE中間合金(如MgGcUMgY、MgNd等)或AlRE中間合金，并攪拌，在720°C _780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測(cè)其熔煉質(zhì)量，如按照氣體含量檢查方法進(jìn)行氣體含量檢查，如果質(zhì)量較差，需進(jìn)行精煉處理；如果質(zhì)量合格，將所述合金液調(diào)溫到700°C -740°C扒渣，然后進(jìn)行澆注，即得到本發(fā)明合金的鑄件或準(zhǔn)備用于軋制的鑄塊。
本工藝中鎂合金覆蓋劑及中間合金為市場(chǎng)上銷售產(chǎn)品；保護(hù)氣體可以是氬氣，也可以是SF6，還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；精煉處理方法采用本行業(yè)的常規(guī)方法。
2、本發(fā)明實(shí)施例提供的鎂合金的熱處理及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例提供的鑄造鎂合金中的壓鑄件可不進(jìn)行熱處理，其它形式的鑄造件可進(jìn)行熱處理，可采用T6處理。T6熱處理工藝為先固溶處理將鑄造件在箱式電阻爐中升溫至400°C，保溫10小時(shí)，鑄造件出爐后水淬，水溫50°C ;后進(jìn)行時(shí)效處理將鑄造件在箱式電阻爐中升溫至200°C，保溫8小時(shí)，出爐后空冷。
受熔煉過(guò)程選用原料的純度及熔煉、鑄造過(guò)程中其他一些不可避免的因素的影響，本發(fā)明實(shí)施例提供的鑄造鎂合金會(huì)含有不可避免的雜質(zhì)，如Cu、Zn、Be等，只要所述不可避免的雜質(zhì)總量在所述鎂合 金成品中的重量百分比< O. 5%，單一雜質(zhì)在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 1%，就不會(huì)對(duì)鎂合金的性能造成明顯影響。
實(shí)施例1
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 All. 5%,MnO. 1%, Y0. 0002%, NbO. 0002%, CoO. 0002%，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例2
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用半固態(tài)鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A125%、Mn2%、Scl6%、Nb4%、Co2%，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例3
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，鎂合金的重量百分組成 % All. 6%,MnO. 13%, SmO.1 %, NbO. 05%、CoO. 01 %，其余為 Mg ；
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例4
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用低壓鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A16. 5%,MnO. 7%、Nd2%、Nbl%、Col%，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例5
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用精密鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 4%、MnO. 2 %、LaO.1 %、NbO. 05 %、CoO. 2 %，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例6
按上述工藝三所述步驟制備鎂合金，制備過(guò)程中使用的所述標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)壓鑄鎂合金為AM60B，鑄件采用砂型鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為A16. 5%, MnO. 6%, CeO. 8%,NbO. 6 %、CoO. 9 %，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例7
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A12%、MnO. 15%, TblNbO. 8%, CoO. 1%，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例8
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用砂型鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A18 %、Mnl %、Dy4%、Nb3 %、CoO. 005 %，其余為 Mg。
鑄件進(jìn)行熱處理。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例9
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A16%,MnO. 5%, HoO. 6%, NbO. 2%, CoO. 5%，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例10
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%,MnO. 3%, GdO. 2%, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例11
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%, MnO. 3%, GdO.1 %, ErO.1 %, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例12
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%,MnO. 3%, GdO. 2%, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
實(shí)施例13
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A15%,MnO. 4%, GdO. 5%, NbO. 3%, CoO. 6%，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
對(duì)比實(shí)施例
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A15 %、MnO. 4%、GdO. 5 %，其余為 Mg。
本實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的性能參見(jiàn)表I。
以上各實(shí)施例提供的鑄造鎂合金均含有不可避免的雜質(zhì)，所述不可避免的雜質(zhì)總量在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 5 %，單一雜質(zhì)在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 1%。
鑄件的力學(xué)性能測(cè)試在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的伸長(zhǎng)率及抗拉強(qiáng)度參見(jiàn)表I。
表I各實(shí)施例提供的鎂合金鑄件的伸長(zhǎng)率及抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種高伸長(zhǎng)率的強(qiáng)韌鎂合金，其特征在于，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、 Co 組成，其重量百分組成為 All. 5-25%, MnO. 1_2%、稀土 O. 0002-16%, NbO. 0002-4%, CoO. 0002-2%，其余為 Mg。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、 La、Ce、Tb、Dy、Ho及Er中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd或Gd與Y、Sc、Sm、 Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為 All. 6-6. 5%,MnO. 13-0. 7%, GdO. 1-2%, NbO. 05-1%, CoO. 01-1 %，其余為 Mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為 A14. 4-6. 5 %、MnO. 2-0. 6 %、GdO. 1-0. 8 %、NbO. 05-0. 6 %、CoO. 2-0. 9 %，其余為 Mg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為A15%、 MnO. 4%、GdO. 5 %、NbO. 3 %、CoO. 6 %，其余為 Mg。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述Nb通過(guò)AlNb中間合金或NbAl中間合金的形式加入所述鎂合金，所述Co通過(guò)AlCo中間合金的形式加入所述鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高伸長(zhǎng)率的強(qiáng)韌鎂合金，屬于鎂合金領(lǐng)域。所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Co組成，其重量百分組成為Al1.5-25％、Mn0.1-2％、稀土0.0002-16％、Nb0.0002-4％、Co0.0002-2％，其余為Mg。本發(fā)明通過(guò)在MgAlMn系鎂合金中添加稀土元素、Nb元素，特別是Co元素，提高了鎂合金的塑性，得到了一種具有優(yōu)良機(jī)械加工性、流動(dòng)性、塑性良好的強(qiáng)韌鎂合金。本發(fā)明鑄件經(jīng)T6熱處理后，試樣伸長(zhǎng)率可達(dá)20％。
文檔編號(hào)C22C23/02GK102994836SQ20111026700
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者馮俊 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)