[发明专利]一种提高Mg-Zn-Al合金自生准晶含量的铸造铜模具

说明书

本发明属于镁合金加工用铸造模具的技术领域，具体涉及一种提高Mg‑Zn‑Al合金自生准晶含量的铸造铜模具，解决了现有的模具难以制备高纯度准晶的镁合金的问题。其采用铬锆铜加工而成，包括闭合后形成型腔的第一半模具和第二半模具，型腔包括试棒型腔、浇注系统以及内置补缩冒口，浇注系统包括浇口和浇道，浇口形状为上部呈漏斗形下部呈圆柱体的空腔；浇道包括竖浇道和横浇道，竖浇道为蛇形，所述横浇道位于试棒型腔底部形成底注式浇注系统。采用本发明可大幅提高合金试棒的结晶冷却速度，从而达到获得大量自生准晶，显著提高镁合金试棒综合性能的目的，同时采用底注式浇注系统可以避免浇注过程中产生大量氧化渣等杂质，减少合金组织疏松。

技术领域

本发明属于镁合金加工用铸造模具的技术领域，具体涉及一种提高Mg-Zn-Al合金（高锌镁合金）自生准晶含量的铸造铜模具。

背景技术

镁合金具有优异的工艺性能、较好的耐腐蚀性能、良好的导热、减振及电磁屏蔽性和可回收性，但镁合金的高温性能较差，这使得其在高温零件中不能得到广泛应用。准晶具有高强度、硬度、弹性模量、低摩擦系数、表面能以及良好的热稳定性等性能，因此可以考虑将准晶作为强化相用来增强镁合金的高温性能。传统铸造法工艺简单，对设备要求低，但是很难制备出纯度很高的准晶，其中冷却速度是很重要的影响因素。除了最常用的H13钢模具，传统的模具还有简单的紫铜模具或者水冷金属铜模具。传统紫铜模具结构简单，但冷却能力有限，铸造得到的试样显微组织粗大，性能较差，而且硬度低易磨损，使用寿命不长；水冷金属铜模具虽然冷却能力强，但是容易渗水、漏水，对镁合金的熔炼有一定的危险性，而且水冷模具造成整体结构复杂，大大增加设备成本。

经查阅文献，昆明市宜良化工设备铸造厂李家元、胡少波公布了一种带加强筋的Q235低碳钢金属模具，（中国，发明专利，公告号202539474U），该模具通过在模具周围增加加强筋散热冷却，细化合金棒材的晶粒。钢的传热系数比铜小很多，而且加强筋散热效果有限，

钢模具散热激冷效果比铜模具差很多。中北大学王一帆等用常规铸造法制备了AlCuFe准晶，发现冷却速度越大准晶合金的微观组织晶粒越细小，形貌更平整，准晶相更均匀单一化。（王一帆,侯华,田晋忠,张峰浩,赵宇宏,李会军. 冷却速度对制备AlCuFe准晶的影响[J]. 材料热处理学报,2016,37(10):8-13. [2017-08-25]. DOI：10.13289/j.issn.1009-6264.2016.10.002）。

综上所述，采用传统的铸造金属模具，冷却速度小，难以制备含有高纯度准晶的合金；普通的紫铜模具散热效果一般，使用寿命短；水冷铜模具对镁合金浇注的危险性太大，而且造成结构复杂，增加设备成本。

发明内容

本发明为了解决现有的模具难以制备高纯度准晶的镁合金的问题，提供了一种提高Mg-Zn-Al合金自生准晶含量的铸造铜模具，能大幅提高浇注合金液的冷却速度，制备出具有高纯度准晶的高锌镁合金，从而得到在高温环境下有较好性能的镁合金。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种提高Mg-Zn-Al合金自生准晶含量的铸造铜模具，其特征在于采用铬锆铜加工而成，包括长方体外形的第一半模具和第二半模具，所述的第一半模具和第二半模具闭合后形成型腔，所述的型腔包括试棒型腔、浇注系统以及内置补缩冒口，所述的浇注系统包括浇口和浇道，所述的浇口形状为上部呈漏斗形下部呈圆柱体的空腔；浇口截面为圆形，所述的浇道包括竖浇道和横浇道，所述的竖浇道为蛇形，竖浇道底端和横浇道圆弧连接，所述横浇道位于试棒型腔底部形成底注式浇注系统。

进一步的，所述第一半模具和第二半模具的背面在四个角的位置均配置有安装T字型把手的螺纹孔，螺纹孔分别连接有T字型把手。

进一步的，所述的第一半模具和第二半模具的侧面中间位置配置用于固定的铁搭扣。