一种Sn、Mn复合增强的Mg-Al-Zn合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种Sn、Mn复合增强的Mg-A^化合金材料，属于金属材料类领域。
【背景技术】
[0002] 儀合金具有高的比强度和刚度、磁屏蔽性能、切削性能、减震性能及可回收性，使 得儀合金近年来在工业上得到了越来越广泛的应用。其中，又W儀合金在汽车零部件中的 应用为重点，W满足汽车工业轻量化的要求。轻量化材料对汽车工业的可持续性发展具有 重要意义，它不仅关系到车辆的节能、减排、安全、成本等诸多方面，而且汽车轻量化材料的 应用对世界能源、自然资源和环境保护具有深刻的影响，它已成为汽车材料技术发展的主 导方向。由于汽车轮毅、发动机等上的部件需要采用较高强度和较高塑性的材料，并有较好 的耐磨，耐腐蚀，W在较恶劣的环境条件下使用，所W儀合金在汽车上的应用是研究应用的 热点。Sn元素无毒，其烙点较低只有232°C，因此，在儀合金烙炼溫度下容易加入。Mg-A^^ 合金不仅成本较低，而且具有良好的力学性能、铸造性能W及耐腐蚀性能，因此成为儀侣锋 系中应用最为广泛的的合金之一，用于制造形状复杂的薄壁铸件，但是制作发动机和传动 机的壳体、手动工具等，强度则偏低，综合力学性能达不到发动机和传动机的壳体零件的使 用要求。目前，提高儀合金强度的有效的途径主要有合金化、强化相增强、变质和晶粒细化 处理等。研究表明，添加适量的元素能细化儀合金的铸态组织，并具有合金化效果，可W使 儀合金的力学性能和耐腐蚀性等都有所提高，其合金液的流动性提高，有利于材料成形，因 而引起了人们的积极关注。对Mg-A^化合金进行适当的T6热处理，还可产生固溶时效强 化作用，提高合金的屈服强度和硬度。
【发明内容】
[0003] 本发明针对目前Mg-A^化合金强度低的状况，提供了一种Sn、Mn组元复合增强 Mg-A^^合金材料的制备技术。在Mg-A^化系的AZ91儀合金为基础，W适当工艺加入一 定量的Sn和Mn,运样既保留了该系合金较高塑性的优点，又改善了合金的强度和硬度。与 传统AZ91铸造儀合金相比，本发明制得的儀合金在综合力学性能方面得到明显提高，合金 的抗拉强度、屈服强度、硬度分别达到：154~193MPa、102~121MPa、73~89皿。采用所发明的 制备工艺，合金烙炼溫度较低，Sn损耗少，Mn容易加入，成分易于控制，从而提升了合金品 质。
[0004] 本发明的特点在于： 通过将Sn、Mn元素添加到Mg-A^^合金中，通过复合固溶强化、弥散强化、细晶强化作 用，在不明显降低该系儀合金优良塑性的前提下有效提高了儀合金的强度、硬度等性能。金 相组织显示，加入Sn、Mn元素后，连续的网状组织变得细小、分散，网状组织明显减少，大部 分连续状物沿着晶界析出，且基体内断续分布的第二相数量增多，产生弥散强化和细晶强 化作用；加入的Sn,-部分溶于基体中起到起到固溶强化的作用，另一部分生成M拓Sn相， 阻碍e-Mgi/liz的形成，并对P相生长有一定的阻碍作用，使连续网状分布转变为断续状 分布。从而减少e相对基体合金的割裂，提高了合金的强度。MgzSn强化相使得合金的硬 度明显提高。Mn元素的添加可W提高儀合金的耐腐蚀性，细化晶粒。所WSn、Mn元素产生 的复合固溶强化、弥散强化、细晶强化作用是使合金力学性能得到明显提高的主要原因。 阳0化]本发明是通过W下步骤来实现的： 本发明儀合金由W下重量配比的组分组成：8. 3%~9. 7%A1、0. 35%~1. 0%Zn、 0. 1%~0. 8%Mn，0. 2%~2. 0%Sn，其余为儀和不可避免杂质。其中，Mn是W Al-Mn中间合金的形 式加入的，其组元重量配比为：10%Mn，其余为侣。
[0006]本发明的儀合金材料最佳的合金成分重量配比为：9.0%A1、1. 0%Zn、0.3%Mn、 1. 0%Sn，其余为儀和不可避免杂质。
[0007] 本发明儀合金的制备方法为： (1) 按重量配比为10%Mn、90%Al为原料，放入石墨-粘±相蜗中，使用中频炉加热烙化， 揽拌均匀后，静置5~10分钟后诱注金属型，制得M-10%Mn中间合金； (2) 将一定质量配比的Mg锭、Al锭和M-10%Mn中间合金原料放入钢相蜗中，并在电阻 炉中加热烙化，当溫度达到500°C左右时通入SFe:C〇2体积比为1:200的气体保护，待合金 完全烙化、烙体溫度达到720~760°C时，加入预热到100~150°C的纯锡锭和纯锋锭，待合金 完全烙化并将合金液升溫至73(TC~76(TC后，揽拌均匀，加入精炼剂精炼，静置15~25分钟 后诱注钢模中凝固成形，得到一种Sn、Mn复合增强的Mg-A^^合金； (3) 合金的T6热处理参数为：固溶溫度是410~420°C，时间为14~1她，时效溫度是 160~170°C，时间为18~2地。
【具体实施方式】 阳00引 实施例1 本发明实施例材料的组成重量配比（Wt%)为：9.0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn、0. 2%Sn，其余为 儀和不可避免杂质。
[0009] 采取W下工艺步骤制得： (1)制备M-10%Mn中间合金：按重量配比为10%Mn、90%Al为原料，放入石墨-粘±相 蜗中，使用中频炉加热烙化，揽拌均匀后，静置5分钟后诱注金属型，制得M-10%Mn中间合 金； 似合金烙炼：将W上重量配比的Mg锭、Al锭和M-10%Mn中间合金原料放入钢相蜗 中，并在电阻炉中加热烙化，当溫度达到500°C时通入SFe:C〇2体积比为1:200的气体保护， 待合金完全烙化、烙体溫度达到720°C时，加入预热到100°C的纯锡锭和纯锋锭，待合金完 全烙化并将合金液升溫至73(TC后，揽拌均匀，加入精炼剂精炼、静置20分钟后诱注钢模中 凝固成形，得到该铸造儀合金，所得合金性能见表1。
[0010] 实施例2 本发明实施例材料的组成重量配比（wt%)为：8. 5%A1、0. 4%Zn、0. 3%Mn，1. 9%Sn，其余为 儀和不可避免杂质。
[0011] 采取W下工艺步骤制得： (1)按照实施例1步骤1制备M-10%Mn中间合金； 似合金烙炼：将W上重量配比的Mg锭、Al锭和M-10%Mn中间合金原料放入钢相蜗 中，并在电阻炉中加热烙化，当溫度达到500°C时通入SFe:C〇2体积比为1:200的气体保护， 待合金完全烙化、烙体溫度达到73(TC时，加入预热到15(TC的纯锡锭和纯锋锭，待合金完 全烙化并将合金液升溫至750°C后，揽拌均匀，加入精炼剂精炼、静置15分钟后诱注钢模中 凝固成形，得到该铸造儀合金，所得合金性能见表1。 阳〇1引实施例3 本发明实施例材料的组成重量配比（wt%)为：9. 0%A1、