[发明专利]Mg-Al基合金的铝锰晶粒细化剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶粒细化剂及其制备方法和使用方法，具体涉及一种用于Mg-Al基合金的铝锰晶粒细化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

镁合金虽然在交通、航空航天及通讯诸领域有着广阔的应用前景，但要扩大镁合金的应用范围，还必须解决镁及其合金自身存在的问题。镁及其合金基体为密排六方结构，室温下只有一个基面滑移系，室温变形能力差，难以加工成形；镁的化学性质活泼，标准电极电位很低，形成的自然氧化膜不够致密，故镁合金耐蚀性很差；镁合金的室温强度低，铸造镁合金的抗拉强度不足300MPa，变形镁合金强度不足400MPa，不能满足承力件的性能要求。而晶粒细化是解决上述问题，提高铸态镁合金及其综合性能的重要手段。

目前，Mg-Al基合金晶粒细化的方法有很多种，如过热法，碳质孕育法，微合金化等。普遍采用的碳质孕育法是往镁合金中添加C₂Cl₆或CCl₄，这些变质剂在加入后产生氯气，对环境和人体产生严重的危害，而且在很短时间内(20～30min)其细化效果就容易褪化，需要进行二次变质处理。一些研究者还通过加入Mg-Al-C、Al-C、Al-Ti-C中间合金，加入纯Al₄C₃、SiC粒子等方式细化Mg-Al基合金，但这些合金和粒子制备工艺较为复杂。

发明内容

针对现有Mg-Al基合金的铝锰晶粒细化剂制备工艺复杂的问题，本发明提供一种Mg-Al基合金的铝锰晶粒细化剂及其制备方法和使用方法

本发明的铝锰晶粒细化剂的成分按重量百分比为Al 25～35％，Mn65～75％。

本发明的铝锰晶粒细化剂的制备方法按以下步骤进行：

1、按晶粒细化剂的组成成分重量百分比为Al 25～35％，Mn65～75％配料，同时加入过量的金属锰，过量的金属锰占配料用金属锰总重量的5～15％，获得混合金属。其中加入过量的金属锰为烧损部分。

2、对混合金属进行清洗，清洗方法是将混合金属在频率为40～60KHz的超声波条件下，用有机溶剂乙醇或丙酮清洗，清洗时间为3～5min。

3、将清洗后的混合金属置于电弧炉中，然后对电弧炉抽真空，再充入氩气至电弧炉内气压为0.02～0.04MPa；对混合金属进行四次熔炼，熔炼时施加的电压为20～45V，电流为200～350A，每次熔炼用时2～3min；对电弧炉抽真空时要求气压在1×10^-3～5×10^-3MPa。

4、经四次熔炼后的混合金属置于密闭容器中，对密闭容器抽真空，再充入氩气至密闭容器中的气压为0.35～0.4MPa后密封，再将密闭容器加热至950～1150℃，保温24～72h，将混合金属取出水淬，获得铝锰晶粒细化剂。其中密闭容器抽真空要求气压在1×10^-2～5×10^-2MPa。

本发明的铝锰晶粒细化剂的使用方法为：

熔炼Mg-Al基合金时，在Mg-Al基合金熔液温度为700～750℃条件下，将铝箔包裹的铝锰晶粒细化剂置于Mg-Al基合金熔液中，搅拌均匀后静置20～60min，铝锰晶粒细化剂的加入量为Mg-Al基合金熔液总重量的0.5～2.5％。

静置结束后除渣、浇注，获得的Mg-Al基合金的晶粒平均细化率为40～43％。

本发明的制备方法获得的铝锰晶粒细化剂为块状的铝锰中间合金产品，该铝锰中间合金含有AlMn金属间化合物相，在加入到镁合金熔体中起到异质形核作用，从而细化镁合金的晶粒。本发明的产品制备方法及使用方法简单，产品的添加量和细化效果易于控制，以微量加入可达到很好细化的目的，且细化效果在1h内不发生褪化。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的铝锰晶粒细化剂的X射线衍射谱图，图中a为铝锰相。

图2为本发明实施例1中的0#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

图3为本发明实施例1中的1#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

图4为本发明实施例1中的2#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

图5为本发明实施例1中的3#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

图6为本发明实施例1中的4#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

图7为本发明实施例1中的5#AZ31镁铝基合金的金相显微照片图。

具体实施方式