[发明专利]一种碱土镁合金及其板材熔铸处理方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料生产领域，尤其涉及一种碱土镁合金及其板材熔铸处理方法。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度和比刚度、高导电导热性、优良的阻尼减震性能和电磁屏蔽性能、良好的铸造成形性能和切削加工性能，并且易于回收利用，因而在航空航天、汽车制造、家电仪表、电子通讯等领域有着广阔的应用前景，并已成为非常重要的现代工业材料。Mg-Al基合金由于具有良好的压铸、加工和力学性能，并且该合金具有密度小、比强度和比刚度高等优点，是目前应用最广泛的镁合金系。近年来，节能环保以及汽车轻量化的要求推动了镁合金在汽车领域的大规模开发及应用，多数商用镁合金主要是Mg-Al系合金，而Mg-Al系合金中的第二相主要是共晶β相，它的相对含量、形状、分布和大小对合金的强度和韧性都有很大的影响。

合金化是改善镁合金力学性能最常用和最有效的方法之一。在Mg-Al系耐热镁合金中添加的合金元素，大致可分为三类：稀土元素、碱土元素和其他合金元素。采用稀土元素作为镁合金中重要的合金化元素，具有细化晶粒、改善铸造性能和提高室温及高温力学性能等优良特性，但是稀土镁合金成本较高，限制了其商业化的应用。用碱土元素Ca替代镁合金中的稀土元素，不仅可以降低成本，而且可以保证性能。因此，加入碱土元素Ca进行合金化，改善现有耐热镁合金的综合力学性能，进而开发含Ca的新型耐热镁合金，就成为一个重要的研究方向，它不仅可以细化镁合金的显微组织，改善镁合金的铸造性能，还可以提高镁合金力学性能。当前，十分重视Ca在高强耐热镁合金中的应用研究，可从阻燃作用、细晶强化与弥散强化入手，来提高合金的综合力学性能。

镁合金产品有直接铸造成型和塑形加工成型的，由于铸造产品通常晶粒粗大、成分偏析大且力学性能差，其综合性能优势很难发挥出来，大部分产品如板材、管材、型材等重要的结构材料只能用塑形成型工艺生产，这就是变形镁合金。尽管镁合金有广泛应用的潜力，但镁合金塑形差，加工困难一直成为其大规模生产应用的技术瓶颈，因此改善变形镁合金的塑形是其加工工艺发展进步和产品质量提高的迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种具有较高塑性和强度的碱土镁合金材料以及有助于改善该碱土镁合金组织形态的熔铸方法，和以此制成的碱土镁合金板材的处理工艺。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种碱土镁合金，包含的各成分及其重量百分比为：Al：7.5％-8.3％，Ca：1.0％-1.3％，Sr：0.2％-0.4％，Mn：0.2％-0.4％，余量为Mg。

一种碱土镁合金的熔铸方法，将坩埚预热至暗红色约在550℃左右下加入纯镁锭和纯铝锭，用SF6与CO2的混合气体保护；采用10℃/min的升温速度快速升温，等到加入的合金熔化后再用钼棒均匀搅拌溶液；升温至720-750℃，加入Mg-Ca中间合金，Al-Sr中间合金，边搅拌边熔化，完全熔化后静止15分钟左右，温度保持不变；再次静止，20分钟左右，在690℃-750℃之间浇铸，浇注模具预热至200℃。

一种碱土镁合金板材处理方法，其特征在于，先进行固溶处理工艺：400℃保温10h；挤压工艺：挤压温度200℃，挤压比为14∶1，挤压速率2mm/min；再进行时效处理工艺：180℃保温42h。

在本发明中，原材料选用纯镁锭，纯铝锭，Mg-Ca中间合金，Al-Sr中间合金和MnCl2，制备出Mg-8Al-1.0Ca铸造镁合金，对于较高的含铝镁合金，由于在凝固过程中的不均匀结晶，易于沿着晶界处析出连续的网状β相，这样的组织形态在使用的过程中，尤其是高温使用时，第二相易于溶解，从而降低合金的力学性能和使用寿命，在经过一定的固溶热处理工艺后，网状的第二相均匀溶解于基体中，这样在进一步时效后，网状的组织消失，初步提高了合金的力学性能。