[发明专利]一种超声场与细化剂复合细化AZ31镁合金晶粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金铸造技术领域，涉及到一种超声场和细化剂复合细化AZ31镁合金晶粒的方法。

背景技术

AZ31镁合金是最常用的镁合金之一，具有高的比强度、比刚度，优良的铸造性能和机械加工性能等优点。但AZ31镁合金液固温度区间间隔大，凝固过程中易产生缩松、气孔、裂纹等缺陷。另外，粗大的晶粒也导致了该合金的力学性能较低，限制了其更广泛的应用。

晶粒细化技术能有效的改善铸造缺陷，提高合金的强度和韧性。镁合金晶粒细化方法可分为化学法和物理法。化学法是通过添加晶粒细化剂或合金元素，物理法是通过施加超声场和电磁场等外场来细化镁合金。Mark A Easton等人在《Scripta Materialia》上，55(2006)379-382，发表文献“Grain refinement of Mg-Al(-Mn)alloys by SiC additions”指出SiC微粒对Mg-A1合金有很好的细化效果，但SiC颗粒与镁合金熔体润湿性差，不易被引入到镁合金中，该文献采用无压渗流方法制备的Mg-SiC中间合金虽然解决了润湿性问题，但制备工艺相对复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供一种简便、有效的细化AZ31镁合金晶粒的方法，采用超声波将SiC陶瓷微粒引入到AZ31镁合金熔体中。解决SiC陶瓷微粒与Mg基体润湿性差、难加入的问题。

本发明的技术方案是：将SiC陶瓷微粒与Mg粉按质量比为1∶2均匀混合后压成块，烘干制成细化剂；SiC陶瓷微粒尺寸为2-3微米，压块力为10-15MPa，烘干温度为不高于300℃；用RJ-2熔剂保护熔化AZ31镁合金，升温到780℃后加入镁合金熔体质量分数0.2％-1％的细化剂，保持20分钟后搅拌，继续保持10分钟后吹氩气精炼，680℃-700℃时进行超声处理，超声处理后立即浇注；超声处理镁合金熔体时的功率为350瓦，处理时间为2分钟。

本发明的效果和益处是与其他添加SiC的方法相比，操作工艺简单，生产成本低，超声场改善了SiC与Mg熔体的润湿性，提高了SiC的吸收率，促使SiC在熔体中均匀分布。同时也没有引入其他异质元素，对镁合金的成分影响很小。本发明方法对AZ31镁合金的细化效果好，并且使其强度和韧性得到了显著提高。

附图说明

图1是没有添加细化剂的AZ31镁合金的微观组织图。

图2是超声场和SiC细化剂复合处理后的AZ31镁合金微观组织图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

(1)预热坩埚和合金料，坩埚加热到500℃时加入约600克Mg，Mg熔化后加入相应含量的Al-10Mn、Zn，表面撒好RJ-2覆盖剂。

(2)将熔体温度升到780℃，用钟罩将由SiC和Mg组成的块状细化剂(质量分数为0.5％)压入到镁合金熔体中，保温20分钟。

(3)对镁合金熔体进行搅拌，使得块状细化剂完全分散开，再继续保温10分钟。

(4)用氩气精炼2分钟，然后降温到680℃加超声场，超声功率为350瓦，处理2分钟后浇注。

从图1和图2对比可以看出，本发明的细化方法可以明显的细化AZ31镁合金晶粒。