[发明专利]一种Zn-Re-Zr-Mg系合金及铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及Zn-Re-Zr-Mg系合金及铸造方法。

背景技术

Zn-Re-Zr-Mg系合金是航空发动机机匣类铸件用的镁合金材料，主要元素为成份Re：2.5%～4.0%，Zn：2.0%～3.5%，Zr：0.4%～1.0%，余量为Mg，该合金具有疏松倾向小，在铸造时充型能力强的特点，但该合金铸件的室温力学性能伸长率一般要求伸长率3%，在实际生产中，大多数铸件的伸长率仅有1.7%～2.5%，产品合格率低，其主要原因是该合金的塑性不好，因此，如何提高Zn-Re-Zr-Mg系合金的塑性成了影响该合金推广应用的技术瓶颈之一。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明设计提供了一种Zn-Re-Zr-Mg系合金及铸造方法，解决了塑性差的问题，提高了铸件室温力学性能和成品率。

本发明的技术方案是：

一种Zn-Re-Zr-Mg系合金，主要由Zn、Re、Zr、Mg元素组成，各化学元素的成份为Re：2.5%～3.2%，Zn：2.0%～2.8%，Zr：0.4%～1.0%，Nd：0.5%～1%的元素，余量Mg以及不可避免的杂质。

在本发明中，加入Nd元素后，使Nd元素与Zn、Re、Zr、Mg等主要元素相互作用，从而改变合金的内部组织结构，提高内部组织的均匀性，通过金相试验，证明加入Nd元素后，使合金中的强化相Mg-Zn-Ce形态由原来的沿晶界连续分布变为现在的强化相Mg-Zn-Ce-Nd呈细小弥散沿晶界断续均匀分布，提高组织均匀性，减少应力集中，使合金塑性提高。

在本发明中，还提供了这种合金的铸造方法，主要有炉料配制、精炼、静置、浇注步骤，炉料主要采用镁锭、Mg-Zn-RE中间合金、MgNd30、MgZr30，回炉料，将清洁后的钢坩埚加热至暗红色，往坩埚内撒入熔剂，加料顺序是先将小块回炉料置于坩埚底部，镁锭、Mg-Zn-Re中间合金沿埚壁立放，升温熔化，合金液升温至700℃～720℃时，根据配料需要补加预热的Zn，全化后沿埚底搅拌1min～2min,再升温至760℃～770℃，根据配料需要补加经预热的混合稀土金属RE及MgNd30中间合金，全化后沿埚底搅拌2min～3min，将合金液升温至780℃～810℃后加入经预热的镁锆中间合金，全化后沿埚底搅拌8min～10min，搅拌时合金液温度不低于760℃，搅拌时结束后，将合金液温度控制在770℃～780℃，用熔剂进行精炼，熔剂用量为炉料重量的2%～4%，精炼时间4min～5min，将合金液升温至780℃～810℃，保温静置15min～20min，检查断口质量，合格后将合金液温度调整到铸件浇注温度准备浇注，浇注在30min内完毕。

本发明的积极效果和优点是：

1、本发明的合金加入Nd元素后，提高组织均匀性，减少应力集中，使合金塑性提高。

2、铸件不仅具备原有良好的铸造性能，而且室温力学性能比未加Nd元素稳定可靠，提升了产品合格率。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明：

一种Zn-Re-Zr-Mg系合金，主要由Zn、Re、Zr、Mg元素组成，各化学元素的成份为Re：2.5%～3.0%，Zn：2.0%～2.8%，Zr：0.4%～1.0%，Nd：0.8%～1%的元素，余量Mg以及不可避免的杂质。

利用这种合金铸造航空发动机机匣类铸件的方法，主要有炉料配制、精炼、静置、浇注步骤，炉料主要采用镁锭、Mg-Zn-Re中间合金、MgNd30、MgZr30，回炉料，将清洁后的钢坩埚加热至暗红色，往坩埚内撒入熔剂，加料顺序是先将小块回炉料置于坩埚底部，镁锭、Mg-Zn-RE中间合金沿埚壁立放，升温熔化，合金液升温至710℃～720℃时，根据配料需要补加预热的Zn，全化后沿埚底搅拌1.5min,再升温至760℃～770℃，根据配料需要补加经预热的混合稀土金属RE及MgNd30中间合金，全化后沿埚底搅拌2.50min，将合金液升温至780℃～810℃后加入经预热的镁锆中间合金，全化后沿埚底搅拌9min，搅拌时合金液温度不低于760℃，搅拌时结束后，将合金液温度控制在770℃～780℃，用熔剂进行精炼，熔剂用量为炉料重量的2%～4%，精炼时间4min，将合金液升温至780℃～810℃，保温静置15min，检查断口质量，合格后将合金液温度调整到铸件浇注温度准备浇注，浇注在30min内完毕。

采用本发明的方法，铸件不仅具备原有良好的铸造性能，而且室温力学性能比未加Nd元素稳定可靠，提升了产品合格率。