一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法与流程

本发明涉及合金加工领域，特别是涉及一种高强度高延展性镁铝合金的加工工艺领域。

背景技术：

镁是一种质轻、性能优良的金属，在我国有丰富的矿产资源。然而，由于单质镁化学性质活泼、质地较软，不适宜工业加工、应用。因此，镁的主要应用在于制造镁合金，以改善其物理化学性能。

目前市场上有多种镁合金，镁铝合金是其中非常重要的一种。镁铝合金具有熔点适中易加工、密度小质量轻、物理化学性能稳定等优点，在工业产业上具有十分重要的应用，譬如镁合金DVD门盖板良好的刚性、尺寸稳定性和导热性不仅比塑料门盖板更为轻薄，同时也避免了因受热引起老化变形而导致的功能性故障；笔记本电脑、手机等金属外壳也将镁铝合金作为首选，得益于其良好的强度、刚性以及尺寸稳定性。

镁铝合金加工方法以铸造为主，而压铸又占据着镁铝合金加工中的主导地位。进入21世纪，镁铝合金压铸件呈现持续、快速的增长趋势。随着应用范围的不断加大，各个行业对高性能镁铝合金结构件的结构性能有了更高的要求，尤其是高强度以及高延展性能，以适于加工以及使用。另一方面，铸造行业是机械制造行业中能耗大、污染高的行业，如何在镁铝合金加工压铸过程中符合节能、降低污染以及清洁生产等环保要求，在日益受到人们重视的环境保护领域也显得十分重要。

技术实现要素：

为了解决现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种镁铝合金的加工工艺，该工艺能够提供一种高强度高延展性的镁铝合金。另一方面，本工艺能够提高加工过程中的能源利用效率，有效实现节能减排。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照一定比例混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属，再进行精炼，精炼时间为1-1.5h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为800-950℃，浇铸速度为20-25米/小时，其中结晶器中水压为2-2.5KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为700-850℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

优选地，原料镁与铝的质量比为1:3。

优选地，所述两种稀土镧系金属分别为镨和铈，二者加入的总质量不大于原料镁质量的1/50。

优选地，步骤(2)中结晶器由内外两层构成，内层两端通过凸台结构与外层密封连接，形成中空结构以构成冷却水通道，所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构，冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构；结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。

优选地，步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口，由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。

本发明具有以下有益效果：两种稀土镧系金属的加入明显提高了晶粒细化程度，提高了镁铝合金的强度；轧制之后的镁铝合金经过冷却水通道迅速冷却，提高了延展性以及可加工性；螺旋形水道以及横向错落挡板的设计利于结晶器内冷却水的对流，极大提高了结晶器冷却水效率，降低所需水压以及冷却水用量；二次利用结晶器冷却水出水来对轧制之后的镁铝合金进行冷却，降低了能量消耗。

附图说明

图1为本发明结晶器的结构示意图。

图2为本发明冷却水通道内横向挡板结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属镨和铈，二者质量总和为原料镁质量的1/50，再进行精炼，精炼时间为1h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为800℃，浇铸速度为20米/小时，其中结晶器中水压为2KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为700℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

实施例2

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属镨和铈，二者质量总和为原料镁质量的1/50，再进行精炼，精炼时间为1.5h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为950℃，浇铸速度为25米/小时，其中结晶器中水压为2.5KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为850℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

实施例3

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属镨和铈，二者质量总和为原料镁质量的1/60，再进行精炼，精炼时间为1h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为950℃，浇铸速度为20米/小时，其中结晶器中水压为2.5KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为700℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

其中，步骤(2)中结晶器如图1所示，由内外两层构成，内层两端通过凸台结构与外层密封连接，形成中空结构以构成冷却水通道，所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构；如图2所示，冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构；结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。

步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口，由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。

实施例4

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属镨和铈，二者质量总和为原料镁质量的1/80，再进行精炼，精炼时间为1.3h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为900℃，浇铸速度为22米/小时，其中结晶器中水压为2.3KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为800℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

其中，步骤(2)中结晶器由内外两层构成，内层两端通过凸台结构与外层密封连接，形成中空结构以构成冷却水通道，所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构，冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构；结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。

其中，步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口，由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。

实施例5

一种高强度高延展性镁铝合金的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料镁和铝按照1:3质量比混合，150℃下保温2h，置于熔炼装置中进行熔炼，然后加入两种稀土镧系金属镨和铈，二者质量总和为原料镁质量的1/50，再进行精炼，精炼时间为1.5h，整个过程用炭黑覆盖熔液；

(2)将步骤(1)中所得镁铝合金熔液经过结晶器进行连续浇铸，浇铸温度为880℃，浇铸速度为25米/小时，其中结晶器中水压为2.5KPa；

(3)将浇铸后的合金进行轧制，由带材轧机带动进入轧机进行轧制，保持轧制温度为850℃；

(4)将轧制后的镁铝合金经过冷却水通道进行快速冷却，冷却至100℃下以消除应力。

其中，步骤(2)中结晶器由内外两层构成，内层两端通过凸台结构与外层密封连接，形成中空结构以构成冷却水通道，所述冷却水通道为螺旋形环绕上升结构，冷却水通道内的内外两层层壁分别设置横向挡板结构；结晶器上下两端分别设置进水口和出水口以供冷却水流通。

其中，步骤(4)中冷却水通道的进水口连接步骤(2)结晶器中出水口，由结晶器出水为冷却水通道提供冷却水。