[发明专利]一种Mg-Al系合金的晶粒细化方法

说明书

本发明公开了一种Mg‑Al系合金的晶粒细化方法，包括以下步骤：(1)镁屑氧化处理：选择切削加工所得镁屑，过滤掉粉尘，在空气中加热使得镁屑表面氧化，得到氧化镁屑；(2)氧化镁屑块体压制：将氧化镁屑在常温下压制成块体；(3)熔化Mg‑Al系合金，加入氧化镁屑块体并搅拌；(4)静置保温后出炉浇铸。本发明利用镁切削加工的废弃物切屑实现Mg‑Al系合金铸造晶粒细化，这对于实现镁合金废料的回收利用，提高镁合金力学性能和塑性变形能力，拓宽镁及镁合金的应用范围具有实际意义。

技术领域

本发明涉及镁合金的改性方法，特别涉及一种Mg-Al系合金的晶粒细化方法。

背景技术

镁合金在航空航天、3C产品、汽车等领域具有极大的应用潜力。然而目前已经广泛使用的铸造镁合金力学性能较低，塑性加工性能较差，极大地限制其进一步的工业化大规模应用。晶粒细化可以显著改善镁合金制品的品质，具体作用有以下几个方面：第一，密排六方晶体结构的镁合金，在室温下只有3个独立的滑移系，塑性变形能力较差，通常采用晶粒细化对其进行改性。与体心立方和面心立方晶体结构的合金相比，晶粒细化不仅可以改善密排六方晶体结构的镁合金的塑性变形能力，而且对其力学性能的提升作用更为显著；第二，镁合金结晶温度范围宽、热导率较低、体收缩较大，因此其晶粒粗化倾向严重，并且在凝固过程中易产生缩松、热裂等铸造缺陷。细化晶粒可降低热裂、疏松等铸造缺陷产生的倾向，进而提高合金的性能；第三，细小晶粒有助于缩短合金铸态组织中晶界上Mg₁₇Al₁₂等合金相在热处理时的固溶扩散距离，从而提高合金的热处理效率。

对于应用范围较广的Mg-Al系合金，主要包括AZ系(AZ31、AZ91)和AM系(AM30、AM60)，目前应用最多的晶粒细化方法是碳质孕育法，主要是通过引入含碳物质来获得细小的晶粒。常用的添加物有碳粉、石墨粉、MgCO₃、CaCO₃以及C₂Cl₆等，引入的C原子可以和Al反应生成Al₄C₃来作为α-Mg的异质形核核心，从而细化镁合金。其中C₂Cl₆在生产过程中会放出大量的有害气体，不但损害工作人员的安全，而且还污染环境。MgCO₃、CaCO₃的细化效果则不及C₂Cl₆，而且细化效果不稳定，容易造成合金组织中存在夹杂、气孔等缺陷。碳粉、石墨粉则存在易烧损，加入熔体后不易于均分分散，从而限制其工业化的应用。因此开发高效低成本的Mg-Al系晶粒细化剂和晶粒细化工艺是改善镁合金综合性能、扩大镁合金应用的重要手段，具有重要的理论和实际意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种Mg-Al系合金的晶粒细化方法，利用镁切削加工的废弃物切屑实现Mg-Al系合金铸造晶粒细化，这对于实现镁合金废料的回收利用、提高镁合金力学性能、改善耐腐蚀性能和塑性变形能力，拓宽镁及镁合金的应用范围具有现实意义。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种Mg-Al系合金的晶粒细化方法，包括以下步骤：

(1)镁屑氧化处理

选择机械加工所得镁屑，过滤掉粉尘，在100～200℃范围内在空气中加热8～15h，使得镁屑表面氧化，得到氧化镁屑；

(2)氧化镁屑块体压制

将氧化镁屑在常温下压制成块体；

(3)熔化Mg-Al系合金，加入氧化镁屑块体并搅拌；

(4)静置保温后出炉浇铸。

步骤(2)所述的氧化镁屑块体压制，具体为：

将氧化镁屑常温下在80～120MPa下压制成一个直径为Φ30mm的块体。