[发明专利]一种金属型铸造用的耐热稀土镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种金属型铸造用的耐热稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

由于轻量化在交通运输和节能减排方面的关键作用，近年来轻质材料在汽车领域得到了广泛用途，与传统钢材和铝合金相比，镁合金具有密度更低，易于回收的特点。因此，铸造成型的镁合金用于汽车或其它运输工具的发动机外壳、变速箱箱体完全能取代传统的铸铁甚至铝合金。

单一稀土元素对合金有一定的强化作用，而稀土元素Nd,Y共同作用时，高温拉伸时对铸态组织的强化效果更为明显。不加稀土或只加一种稀土的前两种合金断口为沿晶界展开，沿晶断裂是晶界弱化现象的表现。而在合金中添加稀土元素后，熔体得以净化，且晶界上分布着能强化晶界的稀土相，晶界得到了强化，裂纹难以沿着晶界扩展，故为穿过晶粒的穿晶断裂，因此，增强晶界强度是耐热镁合金设计的指导原则。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种金属型铸造用的耐热稀土镁合金，其特征在于，该合金成分为：Zn0.5-1.0Wt.％,Zr0.3-0.8Wt.％,Nd1.5-2.2Wt.％,Y3.2-4.0Wt.％，余量为Mg，另外有微量杂质元素， 微量杂质元素组成为：Fe≤0.2Wt.％，Cr≤0.1Wt.％，Co≤0.4Wt.％。

该合金室温力学性能为：σ_b＝293.5MPa,σ_0.2＝281.2MPa,δ＝11％；250℃高温拉伸力学性能为：σ_b＝228.78MPa,δ＝14.8％；330℃高温拉伸力学性能为：σ_b＝211.2MPa,δ＝16.4％。

一种制备如前所述的金属型铸造用的耐热稀土镁合金的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，熔化 

将炉子升温至750-780℃，用石墨或不锈钢坩埚将镁锭在自制的覆盖剂覆盖下熔化，然后按顺序分别加入Mg-Nd、Mg-Y中间合金和Zn、Zr合金元素，在750-780℃保温十分钟，并搅拌使合金充分熔化，停止搅拌后将熔体静置5分钟，使熔渣下沉。

步骤二，浇铸，

使用氩气保护进行浇铸，所制得的铸锭直径30-100mm，浇注前铸模温度控制在100±5℃，采用适宜的浇铸温度(720-740℃)，

步骤三，冷却与均匀化热处理

将合金熔体浇入铸模后空冷，使得步骤二所浇铸的稀土镁合金铸锭在320-350℃加热，保温18-24小时进行均匀化退火热处理，得到成分均匀的金属型耐热稀土镁合金铸件。

所述覆盖剂由MgCl₂：45％，KCl：37％，BaCl₂：12％，CaF₂：4％，MgF₂：2％混合而成。

有益效果： 

本发明的合金具有优良的铸造性能和切削加工性，合金铸造并经 均匀化处理后的室温力学性能为：σ^b＝293.5MPa,σ⁰_.²＝281.2MPa,δ＝11％；250℃高温拉伸力学性能为：σ^b＝228.78MPa,δ＝14.8％；330℃高温拉伸力学性能为：σ^b＝211.2MPa,δ＝16.4％。

附图说明

图1为在镁中添加Zn0.5-1.0Wt.％,Zr0.3-0.8Wt.％后合金断口扫描电子(SEM)显微照片；

图2为图1的断口处金相照片；

图3为在镁中添加Zn0.5-1.0Wt.％,Zr0.3-0.8Wt.％和稀土Nd1.5-2.2Wt.％后合金断口扫描电子(SEM)显微照片；

图4为图3的断口处金相照片；

图5为在镁中添加Zn0.5-1.0Wt.％,Zr0.3-0.8Wt.％和稀土Nd1.5-2.2Wt.％、Y3.2-4.0Wt.％后合金断口扫描电子(SEM)照片；

图6为图5的断口处金相照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种金属型铸造用的耐热稀土镁合金，其特征在于，该合金成分为：Zn0.5-1.0Wt.％,Zr0.3-0.8Wt.％,Nd1.5-2.2Wt.％,Y3.2-4.0Wt.％，余量为Mg，另外有微量杂质元素，微量杂质元素组成为：Fe≤0.2Wt.％，Cr≤0.1Wt.％，Co≤0.4Wt.％。