[发明专利]球墨铸铁用准晶合金球化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及铸铁合金的制造，具体地说是球墨铸铁用准晶合金球化剂及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁的制备是通过球化和孕育处理得到球状石墨，从而有效提高铸铁的机械性能，特别是提高塑性和韧性，并得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，有“以铁代钢”的美誉，应用十分广泛。

球墨铸铁的球化元素是指那些能够促进石墨球状化和使石墨球生成或增加的元素。现有技术中，CN101775457A公开了一种钇稀土镁复合球化剂，其组成成分的重量百分比分别为：Si35-55%、Mg4.5-10%、Y0.05-1.2%、Bi0-1.0%、Sb0-5%、Ca0.5-5%和Ba0-5%，其余为铁及少量杂质元素，该球化剂中含有35～50%的硅元素，从而限制了含Si回炉料的添加量，不利于降低生产成本，且该球化剂中含有一定量的铁元素，制备时需用中频感应炉进行熔炼，增加了熔炼温度和电力消耗。CN102021467A公开了一种球墨铸铁球化剂，其组成成分的重量百分比分别为：Mg36-45%、Re6-10%、Ca2-15%、Si23-40%和Ga2-8%，其余为铁，该球化剂中含有23～40%的硅元素，从而限制了含Si回炉料的添加量，不利于降低生产成本，且该球化剂要粉碎成粒度小于2mm的颗粒，并用同心钢管进行包裹后使用，增加了使用工艺的复杂性和球墨铸铁生产的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供球墨铸铁用准晶合金球化剂及其制备方法，首次将镁基准晶合金开发成球墨铸铁的球化剂材料，其组成元素熔点低，制备的熔炼过程中可节省大量电能，且成分中不含硅，可增加回炉料的使用量，降低生产成本，克服了现有技术工艺复杂，能耗高，生产成本高的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：球墨铸铁用准晶合金球化剂，是一种镁基准晶合金，其组成元素的质量百分比为：Mg45%～50%、Zn45%、Y5%和Ce0%～5%，该镁基准晶合金的铸态组织由五边形和六边形混合的块体准晶相、α-Mg以及共晶相组成。

上述球墨铸铁用准晶合金球化剂，其组成元素的质量百分比优选为：Mg50%、Zn45%和Y5%。

上述球墨铸铁用准晶合金球化剂，其组成元素的质量百分比优选为：Mg48%、Zn45%、Y5%和Ce2%。

上述球墨铸铁用准晶合金球化剂，其组成元素的质量百分比优选为：Mg45%、Zn45%、Y5%和Ce5%。

上述球墨铸铁用准晶合金球化剂的制备方法，步骤是：

第一步，制备Mg-Zn-Y(-Ce)准晶合金母合金铸锭

依据目标合金中各组分元素的质量百分比：Mg为45～50%、Zn为45%、Y为5%和Ce为0～5%，以纯度99.99%的镁锭、纯度99.99%的锌锭、钇含量20wt%的Mg-Y中间合金锭和铈含量20wt%的Mg-Ce中间合金锭为原材料进行备料；将称量好的各金属锭于780℃下熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO₂:SF₆＝100:1的CO₂/SF₆混合气体进行保护，待所有原料金属锭完全熔化后，搅拌1分钟，除去表面杂质，静置保温5分钟后，采用随炉空冷方式冷却至室温，制得Mg-Zn-Y(-Ce)准晶合金母合金铸锭，其铸态组织由五边形和六边形混合的块体准晶相、α-Mg以及共晶相组成；

第二步，将准晶合金母合金铸锭砸成块体，制得球墨铸铁用准晶合金球化剂产品

将第一步制得的Mg-Zn-Y(-Ce)准晶合金母合金铸锭用铁锤砸成尺寸1～2厘米的块体，即制得球墨铸铁用准晶合金球化剂产品。

上述球墨铸铁用准晶合金球化剂的制备方法，所用的原材料和设备均通过公知的途径获得，所用的操作工艺是本技术领域的技术人员所能掌握的。