[发明专利]一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金，特别是涉及一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金的制备工艺。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料具有密度小，比强度和比刚度高，易于加工和回收等特性，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，在航空航天，汽车，3C领域得到了广泛的应用。但是，镁合金的高温强度较低，抗蠕变性能较差，限制了其在高于120℃及在汽车传动系统上的应用。因此提高镁合金的高温性能是目前的研究热点问题。在提高合金高温抗蠕变性以及廉价的基础上，AS，AX系列合金成为研究的热点之一。其中，AS合金由于其较好的铸造性能和抗蠕变性能已经被作为商业合金应用于汽车零部件的生产，如AS21，AS41等。AS合金的强化来自于具有高强度，低密度，低热膨胀系数的中间金属化合物Mg2Si。但是，当Si的含量较高时(>0.3)，合金生成粗大的汉字状Mg2Si，导致合金的性能大幅下降。为了提高合金的力学性能，很多研究旨在改善Mg2Si的形态，如添加各种碱土稀土元素，如Ca，Sr，混合稀土MM，Y，Nd等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金及其制备方法，以解决镁铝硅合金力学性能差的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金，其特征在于：所需添加小于0.08%的Sr元素和0.5%~1.5%的Nb元素。

优选的，所需添加的Sr元素为0.04%。

优选的，所需添加的Nb元素为1%。

优选的，所需添加的Sr元素采用Al-10Sr中间合金加入。

优选的，所需添加的Nb元素采用Mg-20Nd中间合金加入。

所述的一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金的制备工艺，包括以下步骤

（1）配料：AZ91HP镁合金为基体合金，添加的Sr元素为0.04%，添加的Nb元素为1%，合金元素Si、Sr和Nd分别以中间合金形式加入，加入纯度为99.9%的镁以调节Mg和Al在合金中的成分。

（2）熔化：将AZ91HP和纯镁在钢坩埚中熔炼。

（3）当溶液的温度达到730℃时，加入Al-Si、Al-10Sr和Mg-20Nd中间合金。

（4）继续升温到760℃，然后降温至700℃进行搅拌。

（5）降温并静置20min，在（685±5）℃注入预热的（350±10）℃模具中。

上述整个熔炼过程中用0.3%SF₆＋99.7%N₂的混合气体保护。

本发明有益效果：与现有技术相比，有益效果如下：

1)Sr的加入改善了Mg₂Si的形貌，粗大的汉字状Mg₂Si被细化，形成规则的多边形，并均匀地分布在基体中。随着Sr含量的增加，细化效果增强，但当Sr含量增加到0.16%时，块状Mg₂Si在铸造条件下不再细化，这种细化提高了合金的力学性能。

2)当合金中添加Nd后，合金中形成含有Mg，Al，Nd和Si的长条状物相。新生NdSi物相提供了细化Mg₂Si的异质核心，细化了Mg₂Si，在一定程度上提高了Mg-9Al-1Si-0.3Zn-0.16Sr合金的力学性能。但随着Nd含量的提高，形成的针状NdSi相弱化了这种增强效果，不利于合金力学性能的提高。

具体实施方式

实施例：一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金及其制备方法，以解决镁铝硅合金力学性能差的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金，其特征在于：所需添加小于0.08%的Sr元素和0.5%~1.5%的Nb元素。

优选的，所需添加的Sr元素为0.04%。

优选的，所需添加的Nb元素为1%。

优选的，所需添加的Sr元素采用Al-10Sr中间合金加入。

优选的，所需添加的Nb元素采用Mg-20Nd中间合金加入。

所述的一种添加Sr和Nb元素的镁铝硅合金的制备工艺，包括以下步骤

（1）配料：AZ91HP镁合金为基体合金，添加的Sr元素为0.04%，添加的Nb元素为1%，合金元素Si、Sr和Nd分别以中间合金形式加入，加入纯度为99.9%的镁以调节Mg和Al在合金中的成分。

（2）熔化：将AZ91HP和纯镁在钢坩埚中熔炼。