[发明专利]一种Mg-Al合金及其制备方法

说明书

一种Mg‑Al合金及其制造方法，包括质量百分比为Al：6%‑6.5%，Ca：0.5%‑3.0%，Sm：1.0%‑4.0%，Sr：0.5%‑1.2%，余量为Mg和杂质元素。本发明通过Mg‑30 Sm与Mg‑30 Ca复合使用，基于细晶强化、固溶强化强化机理，运用一种或几种强化方式复合作用可以进一步增加镁合金的力学性能，降低热敏感性，同时Mg‑30 Ca可以净化熔体，提高铸件质量。本发明制备方法原理可靠，操作简单，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及Mg-Al合金技术领域，具体地说是一种Mg-Al合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小，强度高，耐腐蚀性好，可以全回收无污染等优良特点是目前工业上应用最轻的金属结构材料和特殊用途的功能材料，广泛应用于汽车工业、航空航天、武器装备、冶金化工等领域。

Mg-Al系合金与铝合金相比，因其流动性较差，铸造工艺复杂，凝固过程固-液两相区温度跨度大，使得合金铸件热节处在完全凝固之前极易出现热裂纹，合金热裂敏感性大，限制了Mg-Al系合金工程应用过程中的发展。

《Journal of Alloys and Compounds》杂志2018年5月第764卷中曾刊载文章《Processing Microstructure and Ageing Behavior of In-situ Submicron TiB2Particles Reinforced AZ91 Mg Matrix Composites》，该文章研究发现采用球磨法制备亚微米级TiB2加入到AZ91合金中，晶粒尺寸明显变小，且力学性能提高，经T6热处理后，复合材料的强度进一步提高。但是合金在制备过程中需采用半固态技术，同时为了使TiB2颗粒分布均匀还需对其进行机械搅拌，导致工艺复杂，成本居高不下，仅适用于制造小批量的关键零件。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种Mg-Al合金及其制备方法，通过向其同时添加Mg-30 Sm和Mg-30 Ca以降低合金的热裂敏感性。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种Mg-Al合金，包括质量百分比为Al：6%-6.5%，Ca：0.5%-3.0%，Sm：1.0%-4.0%，Sr：0.5%-1.2%，余量为Mg和杂质元素。

在一些实施例中， Al的质量百分比为6.1%，Ca的质量百分比为3.0%，Sm的质量百分比为4.0%，Sr的质量百分比为1.2%。

在一些实施例中，Al的质量百分比为6.5%，Ca的质量百分比为2.5%，Sm的质量百分比为2.2%，Sr的质量百分比为0.8 %。

在一些实施例中，Al的质量百分比为 6.2%，Ca的质量百分比为2.6%，Sm的质量百分比为3.5%，Sr的质量百分比为1.2%。

上述Mg-Al合金的制备方法，

(1)配料：称量质量百分比为Al：6%~6.5%，Ca：0.5%~3.0%，Sm：1.0%~4.0%，Sr：0.5%~1.2%，余量为Mg和杂质元素；

（2）取用低碳钢坩埚，加热至230℃~250℃，表面涂刷ZnO涂料后，将钢坩埚放回加热炉中，温度调到500℃，保温20min；

（3）将模具、搅拌棒、扒渣勺和钟罩刷上ZnO涂料后放入烘箱中进行250 ℃预热，同时将称量好的纯镁、纯铝、Mg-30 Ca 、Mg-30 Sm和Al-10Sr进行250 ℃预热去除水分；

（4）将预热到250 ℃的纯镁放入坩埚中，在镁块表面撒入覆盖剂，热后通入CO2和SF6保护气，升温到720℃并保温20分钟至30分钟，等待镁块熔化成液态；

（5）待镁块熔化后，进行快速扒渣，然后将预热好的纯铝、Mg-30 Ca中间合金、Mg-30 Sm中间合金和Al-10Sr中间合金依次加入到镁合金溶液中并进行充分搅拌，搅拌后在溶液表面均匀撒入覆盖剂，并在720℃-730℃保温30分钟；