[发明专利]高温用镁合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温用镁合金及其制造方法。

背景技术

镁的比重为1.7，不仅在常用金属材料中最轻，而且其比强度和比刚性优于铁和铝。另外，若通过压铸工艺加工时，则表现出优秀的机械特性，目前，以汽车部件行业为中心广泛用于便携式电子产品、航空器及体育用品等各种领域。若将镁合金用于汽车部件，则可减少30％的重量。

在当前已商用化的压铸用镁合金中，最具代表性的是AZ91D、AM50、AM60等Mg-Al类合金。上述合金，较之其他压铸用合金，不仅价格低廉，铸造性好，而且在常温状态下固化时，通过生成β-Mg₁₇Al₁₂相，表现出高的强度。但是，若用于汽车及航空器部件，则将用于150～200℃的高温环境，因此，其极差的热稳定性将降低合金的抗蠕变性。因此，不适合于在高温环境下使用上述产品。

但自90年代以来，人们不断尝试着开发并优化高温用镁合金。高温用镁合金大致分为压铸用镁合金和砂型铸造用镁合金，而这是根据对象部件的使用温度差异所造成的合金的组成和制造方式的差异来区分的。适于高温用镁合金的特征是适于压铸的铸造性，而且，还需具备耐腐蚀性和抗氧化性。另外，若考虑与铁及铝的竞争力，则需开发出无需高价添加元素的合金。

若以上述条件考察现已开发出的高温用镁合金，则稀土类元素(RE)的添加比率高的合金的性价比不高，而若添加碱土金属(Ca、Sr)等，则将明显降低铸造性，例如降低金属溶液流动性，热裂及粘附于模具等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温用镁类合金及其制造方法，其将为人所熟知为合金元素的Ca的氧化物，即CaO添加至镁金属溶液，以还原CaO并使从CaO还原的Ca与Mg或Al反应形成相，从而抑制热性能不稳定的β-Mg₁₇Al₁₂相的形成，提高高温环境中的强度及抗变形性。

另外，本发明的另一目的在于提供一种高温用镁类合金及其制造方法，其向镁合金添加碱土金属氧化物，即CaO，以减少氧化物、夹杂物、气孔等，提高铸件的内部完整性，从而同时提高其柔软性及强度。镁合金一般根据产品所使用的环境温度决定各合金的用途。一般以90℃、120℃、150℃等区分使用环境温度。本发明所提供的高温用镁合金可在包括90℃以上的温度的120℃及175℃以上高温环境中使用。

本发明的目的不受如上所述目的的限制，而对于本领域的普通技术人员而言，未提及的其他技术目的从下面的说明中变得显而易见。

本发明的高温用镁类合金制造方法，包括如下步骤：将镁或镁合金熔解成液态；向熔解有上述镁或镁合金的金属溶液表面添加0.5重量％～4.0重量％的CaO；通过上述金属溶液和所添加的上述CaO的表面还原反应烧尽CaO，使CaO至少基本上不残留于反应物中；及使上述通过表面反应生成的Ca在上述镁或镁合金中至少反应一部分，以生成化合物。

另外，在本发明的高温用镁类合金制造方法，包括向上述熔解有镁或镁合金的金属溶液表面添加最终Ca目标重量的1.4倍的CaO的步骤。

另外，在本发明的高温用镁合金制造方法中，上述所添加的CaO为1.0重量％～3.5重量％。

另外，在本发明的高温用镁合金制造方法中，上述Ca的量为0.8重量％～2.4重量％。

另外，在本发明的高温用镁合金制造方法中，上述Mg合金的最终成分为Al：6.0重量％～8.0重量％，Mn：0.1重量％～0.3重量％，Sr：02重量％～0.3重量％，Zn：0.04重量％以下，Sn：0.9重量％以下，而剩余为Mg。

另外，在本发明高温用镁合金制造方法中，上述所生成的化合物至少为Mg₂Ca或Al₂Ca或(Mg、Al)₂Ca中的一种。

本发明的高温用镁类合金，向镁或镁合金的金属溶液添加0.5重量％～4.0重量％的CaO之后，通过上述CaO的表面还原反应，烧尽上述CaO的一部分或全部，以使Ca和上述镁类合金中的Mg元素或构成合金的其他元素结合生成化合物，从而使Mg合金的高温机械物性大于直接添加CaO制造而成的相同成分的Mg合金的高温机械物性。

另外，在本发明的高温用镁合金中，上述高温机械物性为高温屈服强度或高温拉伸强度。

另外，在本发明的高温用镁合金中，上述所添加的CaO为1.0重量％～3.5重量％。

另外，在本发明的高温用镁合金中，上述Ca的量为0.8重量％～2.4重量％。