[发明专利]一种耐热铸造镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金生产技术领域，尤其涉及一种耐热性能、铸造性能良好并且有良好蠕变性能的镁合金。

背景技术

目前，工业上熔炼制得的镁合金只能满足单方面的要求，很难做到耐热性能、铸造性能、高温蠕变性能兼顾。如AZ91D、AM60B和AM50A合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和铸造性能，但其高温抗蠕变性能较差，不能在温度高于125℃的汽车传动系统上使用；AE42和AS21，因添加了RE和Si元素，高温抗蠕变性能显著提高，但合金液的流动性能不是太理想，因而压铸性能相对较差，这影响到最终铸件的良品率。以ZL01135566.2公开的一种镁合金为例(组成成分及其重量百分比含量为Al：2～6％、Mn：0.1～1.0％、Ca：0.3～2.0％、Sr：0.2～1.0％、RE：0.1～3.0％、其余为镁和不可避免的杂质)，虽然能够满足一定的铸造技术要求，但其高温蠕变性能还是很难满足具有较高技术要的铸造生产技术。

发明内容

本发明要解决的就是现有的镁合金的高温蠕变性能差的问题，提供一种压铸性能良好并且有良好蠕变性能的镁合金。

本发明各组分的重量百分比为：Al：4.5～5.5％、Mn：0.28～0.40％、Ca：0.8～1.2％、Sr：0.1～0.2％、Ce：3.0～4.0％、Zn：≤0.20％、Si：≤0.08％、Fe：≤0.004％、Cu：≤0.008％、Ni：≤0.001％、其他杂质元素≤0.05％，余量为Mg。

本发明采用的制备方法包括如下步骤：

1、将工业镁锭、铝锭投入已准备好的干净的坩埚中加底熔剂熔化，底熔剂的用量约占炉料质量的1.5～2.5％，同时撒入覆盖剂，覆盖剂的用量约占炉料质量的0.003～0.005％，整个熔化过程时间控制在2～6h，且镁液最终温度控制在670～690℃；

2、熔化结束后向镁液中吹氩气，并采用机械搅拌，同时加精炼剂与氯化锰进行精炼，精炼剂的用量约占炉料质量的1.5～2.5％，时间控制在30min，温度控制在680～750℃；

3、精炼结束后镁合金液控制温度至700～720℃时加入稀土元素铈，时间控制在25min，温度控制在700～720℃；

4、静置降温，使熔剂和夹杂物沉降，时间控制在45min，温度在降至680～710℃时进行密闭转移合金液到保温炉；然后在保温炉中加入铝钙中间合金和铝锶中间合金进行合金化处理，熔化过程温度始终控制在660～680℃，时间控制在15min；

5、最后在660～680℃温度条件下，并在保护气氛中进行浇注，保护气氛通常为SF₆、CO₂、N₂、SO₂、干燥空气混合气体或混合气体保护气氛，时间一般控制在40～60分钟。

上述制备过程中所采用的底熔剂、覆盖剂、精炼剂与现有普通镁合金制备工艺中所使用的底熔剂、覆盖剂、精炼剂相同，无特殊要求。

本发明通过添加金属元素钙，一方面可以减轻镁合金熔液的氧化，另一方面细化晶粒，提高合金蠕变抗力。还可以降低镁合金的微电池效应，提高其耐腐蚀能力。

本发明通过添加金属元素锶，可以细化AlCa相，一定程度上提高其力学性能和高温蠕变性能。

本发明中同时添加金属元素钙和锶的目的主要是利用碱土金属的交互性来消除单金属加入时可能出现的不足或缺陷。

本发明中添加稀土元素铈，是通过析出相强化和晶界相相互作用使其抗蠕变性能显著提高。同时三价稀土元素提高了电子浓度，可以增强镁合金原子间的结合里，减小了镁在200～300℃的原子扩散速度。同时熔点相对较低的稀土铈，保证了该合金具有良好的流动性能。

本发明铸态下的平均抗拉强度235MPa，屈服强度160MPa，断后延伸率6％，能够进一步满足对镁合金材料的耐热性能、铸造性能、蠕变性能等有更高技术要求的生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：