[发明专利]一种稀土镁合金的真空压铸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属合金材料的制备方法，具体涉及一种稀土镁合金的真空压铸方法。

背景技术

镁合金具有密度小、质量轻、比强度高、机加工性能好等优点，被广泛应用于航空航天、交通及电子产品领域。现阶段，镁合金材料绝大部分采用压铸方法成形，该方法是使液态金属在高压作用下，以极高的速度充填模具型腔，并在压力作用下冷却凝固而获得铸件的一种成形方法。

在上述常规压铸方法中，由于金属液以高速喷射状态充填型腔，型腔中的大部分气体来不及排出而不可避免地卷入到金属液中，并以气孔形式存留于铸件内，所以普通压铸件不可避免的出现气孔缺陷。Lee Soon Gi等人研究认为，压铸件凝固过程中形成的气孔会影响其周围金属液的传热，从而使得气孔周围易形成缩松。而且气孔的存在，使得常规压铸件难以进行热处理、焊接或用于气密性要求较高的零件，也导致压铸件的力学性能得不到进一步的提高，限制了压铸件在重要或大型复杂的受力部件如轿车、摩托车保安零件上的应用。

长期以来，为了提高常规压铸件的性能，拓宽压铸件的应用范围，人们已经对常规压铸方法进行了研究，尤其是压铸方法与压铸件性能与缺陷的关系。但是，在常规压铸过程中，气孔缺陷及其带来的性能问题几乎不能得到很好的解决。同时，人们也研发了一些新的特殊压铸方法，如层流充填法或超低速压铸法、充氧压铸法等。上述方法的主要目的都在于减少金属液充填过程中的卷气量，从而提高铸件的力学性能。由于层流充填法存在生产效率低，充氧压铸法操作工序复杂、方法参数不易控制等缺点，所以实际生产中这两种方法应用甚少。

真空压铸法则是将型腔中的气体抽出，金属液在真空状态下充填型腔，因而卷入的气体少，铸件的力学性能高。并且真空压铸和普通压铸方法一样，操作方便，不降低生产效率，所以真空压铸法自出现以来，表现出强大的生命力，随着相关技术的提高，其应用愈来愈广泛。但稀土镁合金压铸成型的方法方面，尤其是真空压铸方法方面的研究尚不成熟。

对于稀土镁合金而言，热处理强化对于其性能的改善至关重要，所以本发明致力于开发一种稀土镁合金的真空压铸方法，在该方法条件下，制备的试样与常规压铸相比，性能得到改善，通过热处理后，性能进一步得到提高，从而拓宽镁合金的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种稀土镁合金的真空压铸方法。

发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种稀土镁合金的真空压铸方法，包括以下步骤：

步骤1、将纯镁锭和镁-稀土中间合金混合熔化形成稀土镁合金金属液，将所述金属液在680～720℃保温；

步骤2、将上述稀土镁合金金属液在压铸机中压铸，压铸参数设置如下：低速速度为0.2～0.3m/s，高速速度为4～6m/s，高低速转换位置为255～260mm；抽真空位置120mm，真空度为5～15kPa；增压位置为280～290mm，增压压力为12～13MPa。

一种稀土镁合金的真空压铸方法，进一步技术方案是，所述压铸机采用东洋250吨冷室卧式压铸机。

一种稀土镁合金的真空压铸方法，进一步技术方案是，所述稀土镁合金金属液是Mg-8Gd-3Y-0.5Zr或Mg-6Gd-3Y-0.5Zr。

一种稀土镁合金的真空压铸方法，进一步技术方案是，所述稀土镁合金金属液由SF₆和N₂的混合气体保护中进行。

上述镁-稀土中间合金具体是指：Mg-90%Gd、Mg-25%Y、Mg-30%Zr中间合金。

制备稀土镁合金金属液按照下列步骤进行：首先将纯镁锭和Mg-90%Gd、Mg-25%Y、Mg-30%Zr中间合金预热至150℃～250℃；其次将纯镁锭放入熔化炉中，待镁锭熔化后，将熔体温度升到680℃～700℃，然后将预热的Mg-90%Gd和Mg-25%Y中间合金放入熔炼炉中，待融化完全后，再将温度升高到740～760℃，将Mg-30%Zr放入熔炼炉，待温度恢复到740～760℃后，不断电进行精炼，搅拌后使其混合均匀，静置，然后降温到680～720℃，扒去表面的浮渣，进行真空压铸。

按照纯镁锭和Mg-90%Gd、Mg-25%Y、Mg-30%Zr中间合金的不同配比，可得到不同组分的稀土镁合金。本发明所使用的稀土镁合金的化学组成为，质量百分比：5.5～8.5%Gd，2.5～3.5%Y，0～0.5%Zr，余量为Mg。