[发明专利]一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺

说明书

一种高速旋压镁合金及其制备方法，所述的镁合金具有高成型性能和高强度的Mg‑Al‑Zn‑Mn‑Sr合金，其化学成分质量百分比为：Al：2.4~4.5 wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn:0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%；其余为Mg。本发明采用原理为：通过提高镁合金中的Mn含量促使在合金制备过程中生成大量的富Mn相，并控制过冷度使得凝固过程得到细小球状弥散分布的纳米级富Mn相。纳米级富Mn析出相能够钉扎住晶界，抑制晶界迁移从而细化晶粒，达到提升强度的效果，铸造过程生成的离异共晶Mg₁₇Al₁₂相会恶化组织，因此在合金中添加Sr，Sr与Al结合，抑制离异共晶Mg₁₇Al₁₂粗大相，并细化晶粒，同时增加共晶量，减少大尺寸铸棒热开裂风险，另外Sr在高温旋压成型过程中弱化织构，降低旋压拉裂风险，有利高速旋压成型。

技术领域

本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，特别涉及一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺。

背景技术

在诸多工厂中，工程师倾向生产高强度低重量的结构产品。因此，镁合金具有比强度比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，可绿色回收等优点，吸引许多研究人员并应用在重要的工业领域，如航空航天、汽车、交通等。另外，镁合金与其它金属相比也有独特的性能，如易切削加工，可绿色回收等优点。即便如此，传统的镁合金热轧板存在强织构，与铝合金相比，镁合金的冷变形能力要弱许多，这限制镁合金的发展。

近年来，镁合金车轮开始逐步得到开发，并应用于汽车当中。镁合金车轮主要分为铸造镁合金车轮和锻造镁合金车轮。因锻造镁合金车轮强度较高，且无明显铸造缺陷问题而更早得到应用。国内外逐渐有一些镁合金车轮被陆续报道。如F1赛车的锻造镁合金车轮等。目前，MgAl系列合金应用较广，主要有AZ31，AZ80，AZ91等商用合金牌号，其中锻造镁合金车轮材质绝大多数是AZ80牌号，但因为AZ80的变形能力较差，只能采用传统的锻造工艺，然而传统锻造工艺会带来两个比较严重的问题，第一点是锻造需要大吨位设备，第二点是由于车轮的轮缘导致锻造材料的余量较多，金属利用率低。因此，需要通过一种材料可以通过小吨位的旋压设备旋压来提高金属利用率。从根本上降低材料成本问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种适用高速旋压工艺用新型镁合金及其镁合金产品制备方法，使镁合金有好的塑形变形能力，而且在成型后拥有优异的强度和塑性。同时，原材料及加工成本低廉，易实现大批量生产。

一种镁合金，包括质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg。

在一些实施例中，还包括不可避免的杂质。

一种上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：（1）配料，按质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg进行配料；（2）熔炼，将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700~730℃并保持，待其熔化后，将预热到50~80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至770~780℃， 分别将预热到120~160℃的Mg-Mn中间合金和Mg-Sr中间合金加入到镁熔液中； 接着升高熔炼温度至780℃，并保温5～15分钟，然后搅拌3～10分钟， 通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在710℃-730℃，保温2~10分钟；（3）浇注,保证熔体温度在680℃以上；（4）去应力处理，在280~320℃下保温8-12h， 然后空冷；（5）挤压变形，将去应力处理后的镁合金在30分钟之内加热到300～410℃后，放入模具中进行变形加工；挤压速度1~10m/min ,变形加工后进行空冷。

在一些实施例中，熔炼过程在CO₂和SF₆混合气体保护下进行。