一种Mg-Al-Zn-Si-Bi合金及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明具体设及合金领域，特别设及一种Mg-A^^-Si-Bi合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 儀合金是工程应用中密度最低的金属结构材料，并具有高比强、高比模、高阻尼W 及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域，其 中AZ91D儀合金是目前开发最成功、应用最广泛的铸造Mg-Al系合金，占儀合金总量的90% W上。但是AZ91D儀合金凝固溫度范围大，晶粒比较粗大，易产生缩松，而且晶界上分布的 Mgl7A112相烙点低，高溫下易软化，降低力学性能，导致AZ91D儀合金的使用溫度不能超过 12(TC，为了提高铸造儀合金的力学性能，尤其是高溫力学性能，最常用的方法是细化晶粒， 目前常用的晶粒细化方法主要有变质法、合金化、外场处理、电磁揽拌等。
[0003] 在中国稀±学报，2008,26(1)肖代红，黄伯云.巧对AZ91儀合金铸态组织与力学性 能的影响中，肖代红等人制备的AZ91儀合金铸态抗拉强度为162MPa，屈服强度为92MPa，延 伸率为4%，经过化变质后，AZ91儀合金的铸态抗拉强度最高达到21IM化，屈服强度达到 135MPa，延伸率达到2.2 %。
[0004] 特种铸造及有色合金，2009，29 (1)赵源华，陈云贵等.Nd和Ce对AZ91儀合金组织与 力学性能的影响.赵源华等人制备的AZ91儀合金铸态抗拉强度为185MPa，延伸率为3.5%， 采用Nd和Ce变质后，其抗拉强度最高达到240MPa，延伸率达到11 %。采用晶粒细化的方法虽 然可W提高铸造儀合金的力学性能，但是由于细化效果有限，因此力学性能提高的幅度不 大，距离理想的力学性能还有一定的差距。
[0005] 因此，一种能够进一步提高铸造儀合金的力学性能的Mg-A^Zn-Si-Bi合金及其制 备方法成为解决问题的关键。
【发明内容】
[0006] 作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现:通过添加 适量的娃元素（W侣-娃合金的形式加入），在儀合金烙体内原位生成烙点高、耐磨、高溫稳 定性好的MgsSi，通过添加不同含量的祕元素和强制冷却方式改变MgsSi的形态、尺寸和分 布，制备出具有高强度高塑性的铸造儀合金。
[0007] 本发明的一个目的提供一种Mg-Al-化-Si-Bi合金，其具有高强度、高塑性，具有较 高的铸态力学性能。
[000引本发明还有一个目的在于提供一种Mg-Al-Zn-Si-Bi合金的制备方法，其工艺简 单，操作方便，容易实现，所制备的合金具有较高的铸态力学性能。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种Mg-Al-Zn-Si-Bi合金，该合金由如下重量百分 比组成：
[0010] 7 ~10% 的侣；
[00川 0.8~1.1%的锋；W及
[0012] 1.8 ~2.2 % 的娃；
[0013] 0.2 ~1.4% 的祕；
[0014] 余量为儀，W及不可避免的杂质。
[0015] 优选的是，该合金由如下重量百分比组成：
[0016] 8 ~9% 的侣；
[0017] 0.9~1.0%的锋；W及
[001引 1.9~2.1 %的娃；
[0019] 0.5 ~1.2% 的祕；
[0020] 余量为儀，W及不可避免的杂质。
[0021 ]优选的是，该合金由如下重量百分比组成：
[0022] 8.5 % 的侣；
[0023] 0.95%的锋；W及
[0024] 2.0 % 的娃；
[00 巧]0.85 % 的祕；
[00%]余量为儀，W及不可避免的杂质。
[0027] 一种用于制备上述方案任一项所述的Mg-Al-Zn-Si-Bi合金的方法，其特征在于， 包括如下步骤：
[0028] a、按照重量百分比7~10%的侣、0.8~1.1 %的锋、1.8~2.2%的娃、0.2~1.4% 的祕、余量为儀，W及不可避免的杂质。称取儀块、侣块、侣-娃合金、锋粒和金属祕；
[0029] b、将所述儀块、侣块、侣-娃合金、锋粒和金属祕置于箱式炉中，在150~200°C，预 热5~IOmin;
[0030] C、将预热后的儀块放入溫度为280~320°C的不诱钢相蜗中，再向相蜗内充入保护 气体，升溫至700~72(TC，使儀块烙化形成儀液；
[0031] d、将预热后的侣块和侣-娃合金加入到步骤C中所得的儀液中，并在700~720°C， 保溫5~lOmin，获得烙体；
[0032] e、将锋粒及金属祕加入到烙体中，揽拌10~15min，再在740~760°C下，保溫15~ 20min;
[0033] f、经过步骤e保溫结束后，取出充有保护气体的相蜗，对相蜗进行强制水冷，水溫 18~22°C，冷却45~90s，即得所述合金。
[0034] 优选的是，所述保护气体由体积分数为99.5 %的二氧化碳和体积分数为0.5%的 六氣化硫组成。
[0035] 优选的是，步骤a中所述的锋粒外部包裹有侣锥。
[0036] 优选的是，步骤e中通过钟罩将祕金属及包裹有侣锥的锋粒加入到烙体中。
[0037] 优选的是，所述侣-娃合金中侣元素与娃元素的重量比为3:1。
[0038] 优选的是，所述儀块中金属儀的纯度为99.85%~99.95%，所述侣块中金属侣的 纯度为99.0%~99.9%。
[0039] 优选的是，所述侣-娃合金和侣锥的重量均计入侣的重量百分比中。
[0040] 本发明的有益效果是：1、通过添加适量的娃元素（W侣-娃合金的形式加入），在儀 合金烙体内原位生成烙点高、耐磨、高溫稳定性好的MgsSi ; 2、通过添加祕元素和强制冷却 方式改变Mg2Si的形态、尺寸和分布，制备出具有高强度高塑性的铸造儀合金;3、工艺简单， 操作方便，容易实现。
【附图说明】
[0041] 图1是发明中实施例1中制得Mg-A^^-Si-Bi合金的凝固组织图；
[0042] 图2是发明中实施例3中制得Mg-A^^-Si-Bi合金的凝固组织图；
[0043] 图3是发明中实施例4中制得Mg-A^^-Si-Bi合金的凝固组织图；
[0044] 图4是发明中实施例5中制得Mg-A^^-Si-Bi合金的凝固组织图；
[0045] 图5是发明中对比例1中制得Mg-A^^-Si-Bi合金的凝固组织图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，W令本领域技术人员参照说 明书文字能够据W实施。
[0047] 本发明中所述不可避免的杂质内为铁、铜、儀、W及儘。其中，各杂质所占合金总体 的重量百分比分别为:铁0.004% W下、铜0.025% W下、儀0.001 % W下、儘0.2% W下。本发 明中所述儀块中金属儀的纯度为99.85%~99.95%，所述侣块中金属侣的纯度为99.0%~ 99.9%
[004引实施例1
[0049]本发明提供一种Mg-A^^-Si-Bi合金，W重量百分比计，包括：
[0化0] 8.5%的侣、0.95%的锋、2.0%的娃、0.85%的祕、余量为Mg及不可避免的杂质。 [0化1 ] 本发明所述一种Mg-A^^-Si-Bi合金的制备方法如下：
[0052] a、按照如上百分比，称取侣块2.39g、侣-娃合金(其中娃元素的质量分数为25%， 侣元素的质量分数为75% )8. Og、锋粒0.95g、侣锥0.1 Ig、金属祕0.85g和儀块87.7g;
[0053] b、将所述儀块、侣块、侣-娃合金、锋粒(外部包裹侣锥)和金属祕置于箱式炉中，在 180°C，预热8min;
[0054] C、将预热后的儀块放入溫度为30(TC的不诱钢相蜗中，再向相蜗内充入保护气体 (保护气体由体积分数为99.5%的二氧化碳和体积分数为0.5%的六氣化硫组成），升溫至 71(TC，使儀块烙化形成儀液；
[0055] d、将预热后的侣块和侣-娃合金加入到的儀液中，并在710°C下，保溫8min，获得烙 体；
[0056] e、通过钟罩将锋粒（外部包裹侣锥）及金属祕加入到烙体中，揽拌12min，再在750 °[下，保溫ISmin;
[0057] f、经过步骤e保溫结束后，取出充有保护气体(保护气体由体积分数为99.5%的二 氧化碳和体积分数为0.5%的六氣化硫组成）的相蜗，对相蜗进行强制水冷，，水溫20°C，冷 却60s，即得所述合金。
[0化引实施例2
[0化9]本发明提供一种Mg-A^^-Si-Bi合金，W重量百分比计，包括：
[0060] 7 %的侣、1.1 %的锋、1.8%的娃、1.4%的祕、余量为Mg及不可避免的杂质。
[0061 ] 本发明所述一种Mg-A^^-Si-Bi合金的制备方法如下：
[0062] a、按照如上百分比，称取侣块1.48g、侣-娃合金(其中娃元素的质量分数为25%， 侣元素的质量分数为75% )7.2g、锋粒1. Ig、侣锥0.12g、金属祕1.4g和儀块88.7g;
[0063] b、将所述儀块、侣块、侣-娃合金、锋粒(外部包裹侣锥)和金属祕置于箱式炉中，在 150 °C，预