[发明专利]压铸耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属材料技术领域的合金及其制备方法，具体是一种添加合金元素(Sm、Nd、Ca、Zn、Zr)的压铸耐热镁合金及其制备方法。

背景技术

轻量化逐渐成为现代汽车的发展方向，镁合金作为最有前途的轻合金在汽车工业中将得到更广泛的应用。而目前汽车上的镁合金件，基本上都是压铸件。现有铸造镁合金中，以AZ91D、AM50等合金的应用最为广泛，这些镁合金具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和压铸性能。然而，当工作温度超过120℃时，这些合金的蠕变性能急剧下降，因此不能用于生产汽车动力传动和承载系统等结构件。目前正在研究和开发的汽车用耐热镁合金主要有Mg-RE-Zn、Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Zn-Al-Ca、Mg-Al-Ca-RE、Mg-Al-Sr、Mg-Al-Si等合金系。

经对现有技术的检索发现，稀土元素被认为使用来提高镁合金耐热性能的重要元素，I.P.Moreno等人在《Scripta Materialia》，2003，48：1029-1034，“Microstructural stability and creep of rare-earth containing magnesiumalloys”一文中研究了Mg-RE-Zn合金显微组织的高温稳定性，以及合金的高温抗蠕变性能，发现稀土元素以及Zn的添加能够显著的提高合金的高温抗蠕变性能，但是该合金在200℃以上的温度范围内抗蠕变性能明显下降。以及澳大利亚CAST研究中心开发的Mg-Nd-Zn-Zr合金(专利号：WO2006105594A1)，也是主要针对低于200℃的工作条件下应用，此外该合金的延伸率较低，塑性较差。

从以上分析可以发现，开发一种能在200℃条件下应用，具有较高塑性和优异耐热性能的压铸耐热镁合金具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种压铸耐热镁合金，使其通过向纯镁中添加Sm、Nd、Ca、Zn、Zr等元素，从而实现耐热镁合金需要具备的优异高温强度、塑性和抗蠕变性能，同时使其具有良好的压铸性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的压铸耐热镁合金，包含的组分及其重量百分比为1.5-6.0％Sm，0-3.0％Nd，0-2.5％Ca，0.1-2.0％Zn，0.2-0.8％Zr，杂质元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余为Mg。

上述组分及其重量百分比进一步优选为：2.0-5.0％Sm，0.5-2.0％Nd，0.2-1.0％Zn，0.2-0.6％Zr，杂质元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余为Mg。

上述组分及其重量百分比进一步优选为：2.0-5.0％Sm，0.5-1.5％Ca，0.2-1.0％Zn，0.2-0.6％Zr，杂质元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余为Mg。

本发明所涉及的压铸耐热镁合的制备方法，包括如下步骤：

第一步，按照组分的重量百分比称取原料，原料为：镁锭，工业纯锌，Mg-Sm中间合金，Mg-Nd中间合金。

第二步，将工业纯镁在N2和SF6混合气体的保护下加热，待纯镁完全熔化后，在650-680℃加入工业纯锌和工业纯钙，Mg—Sm和Mg—Nd中间合金，在760℃加入Mg—Zr中间合金，保温2-3分钟后搅拌，再升温至780-800℃并在该温度下保温，然后将温度调节到750-760℃精炼，并保温30分钟后降温至680-700℃，即可进行压铸生产。

所述镁锭，其镁含量的质量分数大于99.9％。

所述N₂和SF₆混合气体，其中SF₆体积分数为0.2％。

所述780-800℃下保温，其时间为10分钟。

所述750-760℃下保温，其时间为30分钟。