一种镁铝合金及其制备方法

专利名称：：一种镁铝合金及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种具有良好综合力学性能的镁铝合金及其制备方法，具体涉及一种含铅、锡、锆、锶、锰的镁铝合金，属于镁合金
技术领域：
。二
背景技术：
：镁铝合金因其具有比强度及比刚度高的性能特点，普遍应用于工业产品制造中。但是现有普通镁合金如AZ91的塑性、韧性不能满足广泛应用的要求。目前有一些对镁铝合金的研究03113528.5涉及镁铝锌合金和塑性成形技术，具体是指一种含稀土的镁铝锌合金及其相应的制备方法。该材料的组分及其质量百分比含量为2.0-6.0%铝，0.3~1.5%锌，0.3-0.6%锰，0.1~0.5%稀土，其余为镁和不可避免的微量杂质。该制备方法获得的镁合金的室温抗拉强度在260MPa以上，常温延伸率在45%以上。这种材料的力学性能必须通过较高温度的挤压和随后的热处理实现，生产成本高，工序多，零件受到挤压方式的限制。不少专利解决提高镁铝锌合金铸态力学性能的问题。如200410017862.1提出一种高强度高塑性Mg-Al基镁合金，合金包含的各成分及其重量百分比为3.0-9.0%A1,0.2-1.0%Zn，0.01-0.2%Ti,0.1-0.4%Mn，杂质元素小于O.02%,其余为Mg。该发明的镁合金的抗拉强度为230MPa、延伸率为15°/。。但抗拉强度不很高。200610096511.3提供一种含稀土镁铝合金及其炫炼工艺，该合金中Al:l~6Wt%,Zn:0.6~2Wt%,Ce:0,1~2Wt%,Fe:《0.OlOWt%,Ni:<0.001Wt%;生产出质量优良、杂质含量低、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。200610085353.1提出一种镁铝合金，其组成为含有以下质量百分数的元素Al:10-11.5;Mn:0.1-1.0;0.1-0.8;Ce:0.1-0,8;Pr:0,05-0.3;Zn:0,1-0.5;Sr:0.2-1.5;该发明的镁合金的抗拉强度为260MPa、延伸率为8°/。，冲击韧性为4J。200710035204.9提供一种含稀土的镁铝锌锰合金及其制备方法。各组份及其重量百分比为Al:8-11,Zn0.8-1.0，MnO.1-0.3;Er0.15~3.0或Sm0.1~1.0;0<Fe《0,01，余为Mg。含稀土镁铝锌锰合金。铸态合金的硬度HB超过60，室温抗拉强度ab超过200MPa,伸长率5超过3%。可以看出，这些专利都是在镁铝或镁铝锌合金的基础上，添加一些稀有元素或稀土元素如Ti、Ni、Ce、Pr、Er、Sm、La等，并且综合力学性能也不高。
发明内容解决问题本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好综合力学性能的镁铝合金，该合金避开使用大量的稀贵元素，合金生产成本较低。本发明的另外还提供上述镁合金的制备方法，生产制备工艺简单，适于工业化生产。技术方案一种镁铝合金，合金成分的质量百分含量为7-10%Al,0.5-2%Zn,0.5-3°/。Sn，0.05-3.5%Pb，其余为Mg。其中，合金中还含有质量百分含量为0.01~1.5%的Zr元素。其中，在Mg、Al、Zn、Sn、Pb合金中还含有质量百分含量为0.01~1.5%的Zr元素；以及在Mg、Al、Zn、Sn、Pb、Zr合金中含有质量百分含量为0.01~1.5%的Sr元素。其中，在Mg、Al、Zn、Sn、Pb合金中还含有质量百分含量为0.01~3%的Mn元素；以及在合金Mg、Al、Zn、Sn、Pb、Zr合金中含有质量百分含量为0.01~3%的Mn元素。一种镁铝合金的制备方法，制备步骤为按照质量百分含量为7-10%Al,0.5-2%Zn，0.5~3%Sn，0.05~3.5%Pb,其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯A1锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭在N2/C(ySF6混^^f呆护气氛中一起加热熔化，混^f呆护气氛中N2、C02和SK的体积比为8:16:76。当温度升至700~725。C时，保温4~8分钟后冷却得到韧性镁合金。在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01~1.5°/。的Zr元素；在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01~1.5%的Sr元素；在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01~3%的Mn元素；其中，所述镁合金中还可另外添加上述一种或几种其它金属元素。有的金属元素可以中间合金块的形式加入，如Zr、Sr元素的加入，以Mg-Zr中间合金块和Mg-Sr中间合金块的形式。本发明的有益效果本发明的镁铝合金，仅使用普通锡、铅、锌等常规元素，避开了使用大量的稀贵元素，生产制备工艺简单，合金的成本较低。锌和铝对镁有固溶强化作用。铅和锡可使枝晶团粒化和并使晶粒细化，并能增强铝及锌的固溶强化作用，可使合金的韧性提高。Mn可减少有害元素如Fe的作用。Sr和Zr可使晶粒细化，减小合金元素的偏析。因此一定量的Sr或Mn或Zr的作用下，锡、铅、锌对^4的韧性增大作用效果更加明显。四图1本发明为含WA1、1%Zn、2%Sn、2%Pb的韧性镁合金的组织。图中亮处为镁合金晶粒边界处的镁锡铝锌化合物。五具体实施例方式下面结合实例对本发明作进一步的描述，以下实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任取质量，每个实施例都可以形成多种用量关系。实施例一具有良好综合力学性能的镁铝合金，制备步骤为按照质量百分含量为7-10%Al、0.5-2%Zn、0.5-3°/Sn、0.05~3.5%Pb、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯A1锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭在N2/C02/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N2、C02和SF6的体积比为8:16:76。当温度升至700~725。C时，保温4~8分钟后冷却得到韧性4美合金。实施例二具有良好综合力学性能的镁铝合金，制备步骤为按照质量百分含量为7~10%的Al、0.5—2。/。的Zn、0.5—3。/。的Sn、0.05~3.5%的Pb、0.01~1.5%的Zr、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭及Mg-Zr中间合金块在N2/C02/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N2、C02和SF6的体积比为8:16:76。当温度升至700~725。C时，保温4-8分钟后冷却得到韧性镁合金。实施例三、具有良好综合力学性能的镁铝合金，制备步骤为按照质量百分含量为7-10%Al、0.5~2%Zn、0.5~3%Sn、0.05~3.5°/。Pb、0.01~1.5%Sr、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭及Mg-Sr中间合金块在N2/C02/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N2、C02和SF6的体积比为8:16:76。当温度升至700-725。C时，保温4~8分钟后冷却得到韧性4美合金。实施例四本发明的镁合金按照质量百分含量为7-10%Al、0.5~2%Zn、0.5~3%Sn、0.05-3.5%Pb、0.01~1.5%Zr、0.01~1.5%Sr、其余为Mg的合金成分配比进行配料，其中Zr元素的加入，以Mg-Zr中间合金块的形式加入。Sr元素的以Mg-Sr中间合金块的形式加入，制备方法同实施例二。实施例五、本发明的镁合金按照质量百分含量为7~10%Al、0.5~2°/。Zn、0.5~3°/。Sn、0.05-3.5%Pb、0.01~3%的Mn、其余为Mg的合金成分配比进行配料，制备方法同实施例二。实施例六、本发明的镁合金按照质量百分含量为7—10%Al、0.5—2%Zn、0.5~3%Sn、0.05~3.5%Pb、0.01~1.5%的Zr、0.01~3%的Mn、其余为Mg的合金成分配比进行配料，其中Zr元素的加入，以Mg-Zr中间合金块的形式加入。制备过程同实施例二。实验数据下表为不同成份的镁合金韧性指标参数，其中对比合金为现有技术的产品，产品1—产品5为采用本发明方法制得的产品。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上表可见，镁合金中加入Sn、Pb、Zn元素后，合金的韧性明显增大。同时在Sr或Mn或Zr金属元素的作用下，锡、铅、锌对镁的韧性增大作用效果更加明显。权利要求1、一种镁铝合金，合金成分的质量百分含量为7～10％Al，0.5～2％Zn，0.5～3％Sn，0.05～3.5％Pb，其余为Mg。2、根据权利要求1所述的镁铝合金，其中，合金中还含有质量百分含量为0.01-1.5%的Zr元素。3、根据权利要求1或2所述的镁铝合金，其中，合金中还含有质量百分含量为0.01~1.5%的Sr元素。4、根据权利要求1或2所述的镁铝合金，其中，合金中还含有质量百分含量为0.01-3"/。的Mn元素。5、一种镁铝合金的制备方法，制备步骤为按照质量百分含量为7~10%Al,0.5-2%Zn，0.5-3%Sn，0.05~3.5%Pb,其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭在N2/C02/SF6混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N2、C02和SF6的体积比为8:16:76;当温度升至700~725。C时，保温4~8分钟后冷却得到韧性镁合金。6、根据权利要求5所述的制备方法，其中，在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01~1.5°/。的Zr元素。7、根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01-1.5%的Sr元素。8、根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01~3%的Mn元素。全文摘要本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好综合力学性能的镁铝合金及其制备方法，该镁铝合金的质量百分含量为7～10％Al，0.5～2％Zn，0.5～3％Sn，0.05～3.5％Pb，其余为Mg。该韧性镁合金的制备方法，制备步骤为按照质量百分含量为7～10％Al，0.5～2％Zn，0.5～3％Sn，0.05～3.5％Pb，其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭在N₂/CO₂/SF₆混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N₂、CO₂和SF₆的体积比为8∶16∶76。当温度升至700～725℃时，保温4～8分钟后冷却得到韧性镁合金。本发明的镁铝合金，仅使用普通锡、铅、锌等常规元素，避开了使用大量的稀贵元素，生产制备工艺简单，合金的成本较低。文档编号C22C23/02GK101476071SQ200910028340公开日2009年7月8日申请日期2009年1月21日优先权日2009年1月21日发明者玲王,赵浩峰申请人:南京信息工程大学