[发明专利]一种镁合金变质剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种镁合金冶炼,具体涉及一种镁硅合金共晶硅变质剂及其制备方法。

背景技术

镁合金由于具有高的比强度、比刚度，因此可以广泛地应用于航空航天、汽车、机械、电子、计算机等领域中，以达到降低构件重量的目的。由于增强相Mg₂Si相具有高熔点（1085℃）、低密度1.99×10³kgm^-3、高硬度4.5×10⁹Nm^-2和低膨胀系数7.5×10-6K^-1，镁硅合金（Mg-Si）作为高温应用镁合金显示出潜在的应用价值。但是镁硅合金汉字型Mg₂Si相不仅降低了铸态Mg-Si合金的韧性，也降低了合金的强度，限制了其应用。改变粗大Mg₂Si相的形貌，是提高镁硅合金韧性最有效的方法之一,通过添加合金化元素可以改变Mg₂Si相形貌，即对Mg₂Si相的变质处理。有资料显示可以通过添加以下合金元素达到对Mg₂Si相变质的效果。

（1）金属元素钇（Y）元素变质,添加金属钇（Y）元素,超过0.8wt%Y元素是可以改变初生Mg₂Si和汉字型Mg₂Si相，但是当添加量超过1.2wt%时，初生Mg₂Si变的又粗化了。

（2）金属Sb元素变质,添加Sb元素可以有效地细化晶粒和改变Mg₂Si相的形貌、提高Mg-Al-Si合金的强度，但是却会降低合金的延伸率。

（3）金属Bi元素变质，添加0.5wt%Bi可以初生Mg₂Si，但是当添加量超过0.8wt%初生Mg₂Si相又粗化，并且对共晶Mg₂Si相没有作用。

（4）金属La元素变质。添加金属La，对初生Mg₂Si相有作用，但是对共晶Mg₂Si相没有作用。

总之现有的镁硅合金变质剂，都存在着由于会产生粗大共晶Mg₂Si相导致亚共晶镁硅合金铸态力学性能低，特别是伸长率较低的问题，影响到镁硅合金的广泛使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁硅合金共晶硅变质剂，为了解决现有的镁硅合金中，由于粗大共晶Mg₂Si相导致亚共晶镁硅合金铸态力学性能，特别是伸长率较低的问题，解决了现有技术中存在没有成熟的镁硅合金共晶Mg₂Si相变质剂问题。

本发明所采用的技术方案是，一种镁合金变质剂，按质量百分比，其材料的组成为：25～60%金属锌，0.2～2%金属锰和38～73%原生镁。

本发明所述的镁合金变质剂，其特征还在于，

镁合金变质剂按质量百分比，其材料的组成为：45～55%金属锌，0.2～2%金属锰和43～53%原生镁。

所述金属锌的纯度为≥99.99%，金属锰的纯度为≥99.9%，原生镁锭的纯度为≥99.95%。

本发明还提供镁硅合金变质剂的制备方法，该方法按以下步骤进行：

步骤一，首先按质量百分比称取25～60%的金属锌，0.2～2%的金属锰，38～73%的原生镁；

步骤二，将称取的原生镁加入到熔炼炉中，在气氛保护下加热熔化并升温至800～900°C；

步骤三，再将称取的金属锰加入到熔炼炉熔化的镁液中，保温60～120分钟，搅拌10～40分钟，然后冷却至690～770°C；

步骤四，最后将称取的金属锌加入到步骤三加入金属锰的镁液中，保温并搅拌10～40分钟，出炉浇注成型，即得镁合金变质剂材料。

本发明所述镁合金变质剂的制备方法，其特征还在于，

所述步骤二的保护气氛为SF6/CO2，其体积比为1：99的SF6和CO2的混合气，保护气氛或为SF6/N2，其体积比为1：99的SF6和N2混合气。