[发明专利]超声波辅助制备ZM5镁合金铸件的方法

说明书

技术领域

本发明属于ZM5镁合金铸件制备技术领域，特别涉及一种具有组织均匀、抗拉强度及延伸率较高的ZM5镁合金的铸件制备方法。

背景技术

高强铸造轻质合金是运载火箭、宇宙飞船和空间站等航天器的重要结构材料，也是导弹、战斗机等武器系统的关键结构材料，其研究和应用备受关注。铸造合金的铸态组织一般比较粗大，而该形态的组织会降低合金的力学性能，限制其工业应用。晶粒细化是提高铸造合金材料强度和改善塑性的最佳途径。

在金属熔体中引入超声场，利用超声场独特的超声空化和声流效应与金属熔体的相互作用，可以显著改善合金的微观组织。对于铸造合金来说，超声处理是一种很有潜力的细晶强化的方式。

因此，采用特定的导入设备，将大功率超声波施加到液态金属的凝固过程，采用合适的熔体超声处理功率、温度和时间，用以细化组织，提高性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超声波辅助制备ZM5镁合金铸件的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种超声波辅助制备ZM5镁合金铸件的方法，其包括如下步骤：

S1：将纯金属和中间合金Mg-8Al-0.35Zn-0.40Mn的组成配料，并保温熔化成熔体；

S2：将所述熔体进行精炼、变质和静置，得到合金液；

S3：将所述合金液进行超声处理后，浇铸、凝固成型，得到所述ZM5镁合金铸件，

其中，所述纯金属为纯镁、纯铝和纯锌，所述中间合金为镁-锰中间合金。

作为优选方案，在步骤S1进行前，将与合金液接触的设备表面涂覆防护层材料，

所述防护层材料包括按重量百分数计的如下组分：

作为优选方案，步骤S1的具体操作为：

在坩埚中加入RJ-2熔剂，加入量为炉料总量的0.1～0.25％，然后将烘干的纯镁加入坩埚中，待纯镁熔化并升温至700～720℃时，加入纯铝，温度在710～730℃时，加入纯锌及镁-锰合金。

作为优选方案，步骤S2中所述的精炼的方法为：

采用氩气精炼，吹头插入熔体下部，通氩气至以液面有平缓的沸腾，精炼结束后彻底扒除表面熔渣，控制镁液翻腾时不断在液面上撒JDMJ溶剂，用量为熔体总重量的1.5～2.0％，精炼开始温度750℃，精炼温度控制在740～750℃。

作为优选方案，步骤S2中所述的变质的方法为：

向熔体中加入变质剂，控制所述变质剂的用量为熔体总重量的0.3～0.5％，在740～750℃下进行变质，所述变质剂为菱镁矿。

作为优选方案，所步骤S2中所述的静置的方法为：

将精炼后的合金液进行扒渣，在表面撒上RJ-2熔剂，升温至760～780℃，静置30min。

作为优选方案，步骤S3中所述超声处理的温度为700℃。

作为优选方案，步骤S3中所述超声的功率为600W。

作为优选方案，步骤S3中所述超声处理的时间为100s。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、在金属熔体中引入超声场，利用超声场独特的超声空化和声流效应与金属熔体的相互作用，可以显著改善合金的微观组织，增加了形核核心，提高了形核率，同时抑制了晶体的长大，能在短时间内制备出组织更均匀，性能更优的镁合金铸件；

2、超声处理属于物理方法，操作安全可靠，无化学物质产生，不污染环境，成本低、效率高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明基于超声波技术的ZM5镁合金铸件的制备流程；

图2为本发明超声处理导入温度对ZM 5镁合金微观组织的影响(图2a为680℃，图2b为690℃，图2c为700℃，图2d为710℃)；

图3为本发明超声处理时间的变化对ZM 5镁合金微观组织的影响(图3a为0s，图3b为50s，图3c为100s，图3d为150s)；

图4为本发明超声处理功率的变化对ZM 5镁合金微观组织的影响(图4a为0W，图4b为400W，图4c为600W，图4d为800W，图4e为1000W)。

具体实施方式