一种镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种镁合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 镁及镁合金是21世纪轻量化材料，镁合金因其具有比重轻，比强度和比刚度高， 阻尼性、导热性、切削加工性和铸造性好，另外还具有电磁屏蔽能力强、资源丰富和容易回 收等一系列优点，其开发和应用受到越来越多的关注，成为了"最年轻"的金属结构材料之 一，被广泛应用于汽车、航空和电子器材等领域。自20世纪90年代以来，国际上对镁合金 的需求一直有增长的趋势，尤其是现在提出的汽车节能和环保问题，使得本身具有较轻质 量的镁合金得到更大的重视，各大汽车公司都纷纷投入镁合金汽车零部件的开发与生产。
[0003] Mg-Al系合金是目前应用最为广泛的压铸镁合金，但其强韧性有限，在一定程度上 限制了其应用范围。目前，在常用的Mg-Al系铸造合金中，AZ91是最普遍使用的镁合金， 拥有高强度及优良的铸造性能，多用于摩托车，电脑配件，外壳，盖子，家用电器产品的壳体 等，但其塑性较差，伸长率仅为3% ;塑性较好的AM50或AM60合金被应用于抗冲击载荷、安 全性高的场合如车轮、车门等，但是这种合金的强度较低。AS系列的镁合金AS41、AS21和 AE系列的AFA2是20世纪70年代开发的耐热压铸镁合金，由于含有硅和稀土而具有较好的 耐热性能，但其流动性较差且成本也较高，使其应用较少。再者，尽管稀土元素具有独特的 核外电子排布，可以净化合金液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金 耐蚀性能等，但是稀土的种类繁多，目前的研究发展也不完善，也限制了其发展。因此，开发 具有良好力学性能的镁合金，对扩大镁合金的应用具有重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有压铸AZ9UAM50及AM60镁合金力学性能的不足之处，提供一种含 Sn和Nd的高强韧镁合金及其制备方法。通过在AM50合金的基础上，加入适量的金属Sn, Nd和Al，改善合金的性能，使之具有较好的室温强韧性，以满足工业领域的需要。
[0005] 1. -种镁合金，以镁合金的总质量为基准，所述镁合金含有以下组分： 6. 0-7. Owt% 的 Al，0· 8-L 2%wt% 的 Sn, 0· 6-L 0 %wt% 的 Nd, 0· 2-0. 4%wt% 的 Mn, 0-0· 02%wt% 的Zn,余量为镁。
[0006] 进一步，所述的镁合金还包括杂质，所述的杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu中的至少一 种。
[0007] 进一步，以镁合金的总质量为基准，Si的含量不超过0. 03wt%，Fe、Ni、Cu的总含 量不超过0. Olwt%。
[0008] 进一步，所述的镁合金室温抗拉强度为230-250MPa，屈服强度为150-170MPa，伸 长率为9 -11%。
[0009] -种镁合金的制备方法，包括以下步骤：将镁合金的母合金锭在熔炉中熔化后，将 铝锭、锡锭和镁钕中间合金锭加入熔体中，搅拌、静置10-20分钟后在金属型模具中进行浇 注得到铸件；所述的镁合金母合金锭是镁合金AM50铸锭；所述镁合金中各组成元素的重量 百分比为：6· 0-7. Owt% 的 Al，0· 8-1. 2%wt% 的 Sn, 0· 6-1. O %wt% 的 Nd, 0· 2-0. 4%wt% 的 Mn, 0-0. 02%wt%的Zn,余量为镁。
[0010] 进一步，该制备方法还包括镁合金AM50铸锭在熔炉中熔化之前，将镁合金AM50铸 锭预热至150-200°C的步骤。
[0011] 进一步，该制备方法还包括将铝锭、锡锭和镁钕中间合金锭加入镁合金AM50铸锭 的熔体前，将熔体温度升至720°C的步骤。
[0012] 进一步，该制备方法还包括将铝锭、锡锭和镁钕中间合金锭加入镁合金AM50铸锭 的熔体前进行预热步骤。
[0013] 进一步，所述的镁合金AM50铸锭在熔炉中熔化步骤在混配气体的保护下进行，所 述的混配气体为SF6和N2。
[0014] 进一步，所述的浇注后的铸件在电阻坩埚炉中进行固溶处理，温度为410°C，时间 为 8-10h。
[0015] 本发明的有益效果在于： 1.通过本发明方法制备的镁合金，合金中添加的Sn、Nd元素提高了镁合金的强韧性； 添加 Sn元素可以提高镁合金的流动性、降低镁合金的热裂敏感性。Sn元素是镁合金中典型 的具有析出强化作用的元素，Sn与Mg可形成的颗粒状Mg2Sn强化相，有助于提高合金的强 韧性；稀土元素 Nd可以净化合金液，细化合金组织，改善脆性相Mg17Al12的形貌及分布，有 助于提高合金的强度和伸长率，Nd原子半径与Mg原子半径相差较大，具有明显的固溶强化 的作用。本发明的合金可通过固溶处理进一步改善合金的综合力学性能。
[0016] 2.通过本发明方法制备的镁合金，合金中添加了金属铝：其一，弥补了由于添加 Nd形成Al11Nd^消耗的Al元素；其二，增加合金中的Al含量能够提高合金的流动性，以利 于铸造成形。
[0017] 3.本制备工艺使用的母合金AM50来源广泛，熔炼工艺成熟，通用性强，易于实现 工业化生产。
[0018] 4.通过本发明方法制备的镁合金，室温抗拉强度为230_250MPa，屈服强度为 150-170MPa，伸长率为9-11%，具有良好的室温强韧性，其性能指标明显优于商用AZ91和 AM50合金。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施 例的限制。
[0020] 实施例1 选用工业用镁合金AM50为母合金，将合金预热至150°C，并在六氟化硫SFjP N2的混 合气体保护下进行熔化，将温度升至720°C，将纯Al，纯Sn和Mg-Nd中间合金预热后直接加 入熔体中，经搅拌混合均匀，静置10分钟，然后在金属型模具中进行浇注。浇注后的铸件在 电阻坩埚炉中进行410°C X8h固溶处理。
[0021] 获得的铸件的成分如下表所示(质量百分比）：
【主权项】
1. 一种镁合金，其特征在于以镁合金的总质量为基准，所述镁合金含有以下组分： 6. 0-7. Owt% 的 Al，0· 8-L 2%wt% 的 Sn, 0· 6-L O %wt% 的 Nd, 0· 2-0. 4%wt% 的 Mn, 0-0· 02%wt% 的Zn,余量为镁。
2. 根据权利要求1所述的一种镁合金，其特征在于，所述的镁合金还包括杂质，所述的 杂质元素为Si、Fe、Ni、Cu中的至少一种。
3. 根据权利要求2所述的一种镁合金，其特征在于，以镁合金的总质量为基准，Si的含 量不超过0. 03wt%，Fe、Ni、Cu的总含量不超过0. Olwt%。
4. 根据权利要求1所述的一种镁合金其特征在于：所述的镁合金室温抗拉强度为 230-250MPa，屈服强度为 150-170MPa，伸长率为 9-11%。
5. -种镁合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将镁合金的母合金锭 在熔炉中熔化后，将铝锭、锡锭和镁钕中间合金锭加入熔体中，搅拌、静置10-20分钟后在 金属型模具中进行浇注得到铸件；所述的镁合金母合金锭是镁合金AM50铸锭；所述镁合金 中各组成元素的重量百分比为：6. 0-7. Owt%的A1，0. 8-1. 2%wt%的Sn,0. 6-1. 0 %wt%的 Nd, 0· 2-0. 4%wt% 的 Mn, 0-0· 02%wt% 的 Zn,余量为镁。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括镁合金AM50铸锭 在熔炉中熔化之前，将镁合金AM50铸锭预热至150-200°C的步骤。
7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括将铝锭、锡锭和镁 钕中间合金锭加入镁合金AM50铸锭的熔体前，将熔体温度升至720°C的步骤。
8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括将铝锭、锡锭和镁 钕中间合金锭加入镁合金AM50铸锭的熔体前进行预热步骤。
9. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的镁合金AM50铸锭在熔炉中熔 化步骤在混配气体的保护下进行，所述的混配气体为SFjP N2。
10. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的浇注后的铸件在电阻坩埚炉 中进行固溶处理，温度为410°C，时间为8-10h。
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金及制备方法，以镁合金的总质量为基准，所述镁合金含有以下组分：6.0-7.0wt%的Al，0.8-1.2%wt%的Sn，0.6-1.0%wt%的Nd，0.2-0.4%wt%的Mn，0-0.02%wt%的Zn，余量为镁。通过在AM50合金的基础上，加入适量的金属Sn，Nd和Al，改善合金的性能，使之具有较好的室温强韧性，以满足工业领域的需要。
【IPC分类】C22F1-06, C22C1-03, C22C23-02
【公开号】CN104561716
【申请号】CN201510055897
【发明人】朱训明, 王爱民, 徐国松, 薛冰奇
【申请人】威海万丰镁业科技发展有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月4日