專利名稱：一種Mg-Sn-Al變形鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及ー種不含稀土的強(qiáng)韌兼?zhèn)涞淖冃捂V合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于能源的枯竭，人們對輕量化的追求使得鎂合金成為了研究的熱點(diǎn)，鎂合金有效的合金化元素并不多，僅有的幾種比較好的如:Al、Zn、RE (稀土元素)，其中含Al的鎂合金發(fā)展成為AZ系鎂合金，但只能在室溫條件下使用；含Zn的鎂合金和微量合金化元素Zr的添加發(fā)展成為ZK系鎂合金，主要應(yīng)用于高溫合金方面，但由于Zr的燒損導(dǎo)致其成本較高，從而制約了其發(fā)展；而含RE的鎂合金發(fā)展成為稀土鎂合金，同時添加Zn元素之后形成ー個性能較為優(yōu)異的體系(Mg-RE-Zn)，由于RE的價格較貴，所以不易于大量應(yīng)用在民用領(lǐng)域。但是，隨著稀土資源的越來越少，其價格也隨之越來越貴，所以，目前迫切需要開發(fā)不含稀土的高性能的鎂合金，希望能在較高的溫度下使用，所以現(xiàn)在國內(nèi)外的很多研究者致力于新體系(不含稀土)的鎂合金的研究與開發(fā)。在這種大環(huán)境下，Mg-Sn體系又從新引起了人們的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種Mg-Sn-Al變形鎂合金及其制備方法，得到一種不含稀土的高強(qiáng)、高塑性變形鎂合金。本發(fā)明所涉及的Mg-Sn-Al變形鎂合金原料組分及質(zhì)量百分含量為:エ業(yè)純錫:4.00% 10.00% ;エ業(yè)純鋁:1.00% 6.00% M:0.01% 1.00% ;鋅:0.01% 1.00% ;其余為エ業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)，所述エ業(yè)純鎂、エ業(yè)純鋁以及エ業(yè)純錫純度都在99%以上；鋅純度在99.5%以上；錳是以4%的鎂錳中間合金的形式添加。其制備步驟如下:I)熔煉鑄錠:根據(jù)權(quán)利I要求的組分稱取原料，在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉待全部融化之后并上升到720°C，溫度穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑充分?jǐn)嚢?-6分鐘，并在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在預(yù)熱至250 350°C的鐵模720V的條件下澆注。2)均勻化處理:將步驟I)所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在450 520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。3)擠壓:將步驟2)所均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在250 350°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑劑，擠壓比為25: 1，擠壓速度為0.9 1.2m/min,在250 350°C下進(jìn)行擠壓，制備出型材。本發(fā)明提出的Mg-Sn-Al三元合金是ー種新型的不含稀土的變形鎂合金，在Mg-Sn-Al三元體系中，由于Al和Sn在Mg中的固溶度分別達(dá)到了 17%和14.48%，并且Mg-Sn-Al三元合金并沒有三元化合物，只有Mg-Al相(Mg17Al12)、Mg-Sn相(Mg2Sn)和Mg三相，所以Al和Sn在Mg合金中不僅可以起到固溶強(qiáng)化的作用，還可以起到以Mg17Al12和Mg2Sn兩種第二相復(fù)合強(qiáng)化的作用，并通過傳統(tǒng)的變形擠壓的方法制備出強(qiáng)韌性都較好的Mg-Sn-Al變形鎂合金。本發(fā)明所用的原料都相對廉價，并且熔點(diǎn)都較低的的原料鋁和錫，通過較為簡單的熔煉ー均勻化熱處理ー擠壓エ藝制備出了強(qiáng)度和韌性都較好的新型變形鎂合金，其強(qiáng)度和韌性和傳統(tǒng)的商用高強(qiáng)鎂合金ZK60相當(dāng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:4% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在500°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進(jìn)行擠壓得到棒材。該合金抗拉強(qiáng)度為:295MPa ;屈服強(qiáng)度為:240MPa ;延伸率為:19%。實(shí)施例21)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:5% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在500°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進(jìn)行擠壓得到棒材。該合金抗拉強(qiáng)度為:300MPa ;屈服強(qiáng)度為:245MPa ;延伸率為:21%。實(shí)施例31)按照重量百分比稱取以下成分:Sn為:5% ；A1為:1% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；Zn為:1% ;余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，同時加入鋅，并加入精煉劑六氯こ烷充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄徒。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進(jìn)行擠壓得到棒材。該合金抗拉強(qiáng)度為:319MPa ;屈服強(qiáng)度為:248MPa ;延伸率為:15%。實(shí)施例45)按照重量百分比稱取以下成分:Sn7% ；A13% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。6)在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。7)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。8)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進(jìn)行擠壓得到棒材。該合金抗拉強(qiáng)度為:361MPa ;屈服強(qiáng)度為:253MPa ;延伸率為:10%。實(shí)施例5I)按照重量百分比稱取以下成分:Sn7% ；A16% ；Mn為0.2% (以4%鎂錳合金的形式)；余量為Mg。2)在覆蓋劑的保護(hù)下，先對エ業(yè)純鎂和エ業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的エ業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑六氯こ烷充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 300°C的鐵模中，制備出鑄錠。3)將所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。4)將均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在300°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑齊U，在擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min300°C的條件下進(jìn)行擠壓得到棒材。該合金抗拉強(qiáng)度為:350MPa ;屈服強(qiáng)度為:264MPa ;延伸率為:10%。以上各例中的覆蓋劑都可以采用目前的商用覆蓋劑，如5號覆蓋劑，其成分如下 MgCl224-30%，KC120-26%，CaF 213-15%，BaCl228-31%，NaCl+CaCl2〈8%，不溶物〈1.5%，MgOl.5% o
權(quán)利要求
1.一種Mg-Sn-Al變形鎂合金，其特征在于，其原料組分及質(zhì)量百分含量為:工業(yè)純錫:4.00% 10.00% ;工業(yè)純鋁:1.00% 6.00% ;錳:0.01% 1.00% ;其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)，所述工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋁以及工業(yè)純錫純度都在99%以上；鋅純度在99.5%以上；錳是以4%的鎂錳中間合金的形式添加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金，其特征在于，原料中還有鋅:0.01% 1.00%ο
3.權(quán)利要求1或2所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其步驟為: 1)熔煉鑄錠:按權(quán) 利要求1的組分稱取原料，在覆蓋劑的保護(hù)下，先對工業(yè)純鎂和工業(yè)純鋁在720°C到740°C之間進(jìn)行熔煉，待全部融化，溫度上升到720°C穩(wěn)定之后加入預(yù)熱至150°C的工業(yè)純錫和預(yù)熱至200°C鎂錳中間合金，并加入精煉劑充分?jǐn)嚢?-6分鐘，將熔體在720°C靜置10 20分鐘，并打掉表面的浮渣，在720°C的條件下澆注至預(yù)熱到250 350 V的鐵模中，制備出鑄錠。
2)均勻化處理:將步驟I)所制備的鎂錠用石墨覆蓋，在450 520°C的條件下均勻化處理24小時，然后水淬，得到均勻化處理的試樣。
3)擠壓:將步驟2)所均勻化處理后的鎂錠，車皮之后在250 350°C下預(yù)熱2小時，涂覆上鎂合金潤滑劑，在250 350°C下進(jìn)行擠壓；擠壓比為25:1，擠壓速度為0.9 1.2m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其特特征在于，所述覆蓋劑的成分是:MgCl224-30%，KCl20-26%, CaF213_15%，BaCl228-31%, NaCl+CaCl2〈8%，不溶物〈1.5%, MgO1.5%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Mg-Sn-Al變形鎂合金的制備方法，其特特征在于，所述精煉劑米用六氯乙燒。
全文摘要
本發(fā)明屬于鎂合金設(shè)計領(lǐng)域，Mg-Sn-Al三元合金屬于一種新型的變形鎂合金，其原料組分及質(zhì)量百分含量為工業(yè)純錫4.00%～10.00%之間；工業(yè)純鋁1.00%～6.00%之間；其余為工業(yè)純鎂和不可避免的雜質(zhì)。制備步驟為先融化鎂和鋁，然后再加入錫，再加入微合金化元素錳或鋅，通過攪拌、精煉處理之后澆注成鑄錠，隨后進(jìn)行鑄錠的均勻化熱處理，擠壓得到相應(yīng)的擠壓型材。本發(fā)明的特征在于，利用相對廉價、并且熔點(diǎn)都較低的的原料鋁和錫制備出強(qiáng)度和韌性都較好的新型變形鎂合金，其強(qiáng)度和韌性與傳統(tǒng)的商用高強(qiáng)鎂合金ZK60相當(dāng)。
文檔編號C22F1/06GK103114231SQ20131007166
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者潘復(fù)生, 佘加, 湯愛濤 申請人:重慶大學(xué)