[发明专利]一种提高Zr盐细化镁合金时Zr收得率的方法

说明书

本发明公开了一种提高Zr盐细化镁合金时Zr收得率的方法，包括先将Zr盐置于两块纯镁板的凹槽之中，随后采用点焊的方法将两块纯镁板局部焊合并将Zr盐封存在两块镁板的凹槽之间所形成的空腔内。在对镁熔体进行细化处理时，先将含有锆盐的镁板置于温度为660℃～680℃的镁熔体中保温2～5分钟，随后再将镁熔体在730℃～750℃下保温5～10分钟后充分搅拌。通过本发明能够提高Zr盐对镁合金熔体进行细化处理时Zr的收得率，细化效果好，工艺流程简单。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，涉及一种镁合金熔体细化处理的工艺方法，具体地说，涉及一种提高Zr盐细化镁合金时Zr收得率的方法。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度比刚度高、减震性好、电磁屏蔽能力强等性能优势，特别适合于航空航天、地面运输及3C产品等领域的关键零部件轻量化。然而与铝合金、钢铁、铜合金等所不同的是，镁及其合金的晶体结构是密排六方结构，滑移系较少，因此其塑性较差、压力加工成形能力不如其他的常见的金属结构材料。这大大限制了镁合金棒材、管材、线材、板件及锻件产品的生产制造，严重制约了镁合金的进一步推广应用。

晶粒细化能够同时提高镁合金的强度和塑性韧性，这是其他的强化方法所不能比拟的。这是因为在相同的外力作用下，细小的晶粒的内部和晶界处的应变相差较小，相对来说，因应力集中而引起的开裂的机会也就较少。因此，晶粒细小的镁合金材料在断裂失效之前便能够承受更大的变形量，因此其伸长率和断面收缩率也就更高，材料的塑性更好。另外，由于含细小晶粒的镁合金中晶界的体积分数更高，微裂纹在材料中也不易扩展，因此在断裂之前材料能够吸收更多的能量，即宏观上也表现出较高的韧性。故而在镁合金的研究与开发过程中，通过晶粒细化以提高密排六方结构的镁合金的塑韧性一直是镁合金研究领域的重点和热点问题。

经文献检索发现，MgCO₃、CO₂、CO对AM60B合金晶粒细化的影响(《稀有金属材料与工程》2019；48(1)：pp 190-196)中记载了未经过细化处理的AM60B镁合金的平均晶粒尺寸为213μm，其合金延伸率仅为4.9％；而当晶粒尺寸细化为90μm后，其延伸率高达7.6％，相比较于细化处理之前合金的延伸率足足提高了55％。可见，晶粒细化对于提高镁合金的塑性而言意义十分重大。

目前对于不含Al、Mn、Si、Fe的铸态镁合金而言，Zr是最有效的细化剂。当Zr的添加量仅为0.5wt.％时，即可在镁合金中获得细小的等轴晶。目前主要是在熔炼过程中，通过向镁熔体中添加Mg-Zr中间合金的方式向镁合金中引入Zr以达到晶粒细化的目的。然而，采用Mg-Zr中间合金为载体向镁熔体中引入Zr存在两个问题：第一，Zr在镁合金中的固溶度极小，常规的Mg-Zr中间合金中往往存在大量未溶解的大尺寸Zr粒，这些Zr粒很难在常规镁合金的熔炼温度范围内充分溶解，导致细化效果不佳；第二，由于Zr粒的密度是液态镁的近4倍，这些大密度的Zr粒会在镁熔体中发生快速沉降，沉降到坩埚底部的大量Zr粒失去了晶粒细化的作用，导致Mg-Zr中间合金的有效细化作用时间缩短，细化衰退效应非常明显。