专利名称：镁或镁合金用晶粒细化剂及其制备和使用方法
(一)技术领域 本发明涉及一种镁或镁合金用添加剂及其制备和使用方法，尤其涉及一种镁或镁合金用晶粒细化剂及其制备和使用方法。
背景技术：
镁或镁合金(如镁-铝、镁-锌、镁-稀土合金等)的密度(比重)小，比刚度和比强度高，是工业材料中最轻的金属结构材料。近年来由于汽车和电子工业上采用了镁合金结构件，使镁合金的应用得到推广。然而与铁、铜和铝等常用的金属不同，镁属六方结构，塑性形变加工性能差，因此细化铸锭的晶粒对于形变加工就格外重要。工业上可用在熔炼过程中加入细化剂达到细化晶粒的目的
发明内容
技术问题 本发明提出一种低成本、高效率的镁或镁合金熔炼过程中添加的用于细化镁或镁合金铸锭组织的镁或镁合金用晶粒细化剂及其制备和使用方法。
技术方案一种镁或镁合金用晶粒细化剂，由铝粉和碳粉组成，其质量配比为3∶1～6∶1一种根据权利要求1所述的镁或镁合金用晶粒细化剂的制备方法，第一步，将铝粉末和碳粉末在80～100摄氏度下，并烘50～60分钟，第二步，用普通混粉机混合3～6小时，第二步，将混合后的粉末在50～200吨的压力机上压成块。
一种镁或镁合金用晶粒细化剂的使用方法，将镁或镁合金晶粒细化剂块体加入熔化了的镁或镁合金熔体中，并搅拌至混合均匀，细化剂的加入量为镁或镁合金熔体质量的0.1％～1.0％。
技术效果(1)在镁或镁合金熔炼过程中加入上述细化剂后，会在镁熔液中形成Al4C3颗粒，这种颗粒可以成为镁凝固时的形核核心，从而明显细化合金铸锭或铸件的组织，并使合金的形变工艺性能和力学性能得到改善。
(2)由于形成Al4C3所要求的铝和碳的质量百分数分别为铝75％，碳25％，所以从理论上讲，铝和碳的质量比应该控制在3∶1。由于熔炼时铝粉和碳粉会有不同程度的烧损，可将铝粉的量防宽一些，这不会归材料性能带来危害。反之过量的碳会成为杂质，对合金的组织和性能带来不利的影响，因此铝粉和碳粉最佳质量配比为3∶1～4∶1。
(3)上述铝粉和碳粉的纯度均要求在99％以上。较低纯度的粉料使用是会将杂质带入熔体，对合金的性能带来不利影响；粉末的粒度若太大，则不容易混合均匀。
(4)制备合金时，第一步，将铝粉末和碳粉末在80～100摄氏度下，烘50～60分钟，如果温度太高铝粉体会氧化，甚至烧损；温度太低则需要更长的时间才能烘干；第二步，用普通混粉机混合3～6小时，混粉时间低于3小时，两种粉体不能充分混合。第三步，将混合后的粉末在压力大于50吨的压力机上压成块，如果压力过小，粉块在熔体中不能充分反应反应。
(5)粉体的烘干要求在SO2或SF6保护气氛中进行，不采用保护气氛，粉体易氧化。
(6)将混合粉末压成块，能够更容易的加入镁或镁合金熔体中，而不至浮在表面。
(7)加入细化剂以后，镁或镁合金的力学性能得到了大幅的提高，下表是本发明实施例4采用晶粒细化剂后板材退火态(200℃)的室温力学性能。
(8)加入细化剂以后，铸态镁锭的力学性能得到大幅度提高，下表是采用本发明晶粒细化剂后铸态镁锭的室温力学性能。
(9)在镁合金中加入本发明的细化剂同样也显著提高合金的强度和塑性，下表中所示的是在Mg-3Al(铝含量的重量百分数是3％)加入细化剂后，铸态试样的力学性能
图1是本发明未加细化剂镁锭的铸组织。
图2是本发明加入0.5％(重量百分数)细化剂后镁铸锭的组织，浇铸和冷却条件与图2中的铸锭相同。
图3是本发明加入1.0％(重量百分数)细化剂后镁铸锭的组织，浇铸和冷却条件与图2和图3中的铸锭相同。
(五)具体实施方案实施例1一种镁或镁合金(如含铝5％的镁铝合金)用晶粒细化剂，由铝粉和碳粉组成，铝粉或碳粉可以是纯度大于99％，粒度大于200目的粉末，可以为200目，300目，350目，400目，其质量配比为3∶1～6∶1，例如可以为3∶1，4∶1，5∶1，6∶1。
实施例2一种镁或镁合金(如含铝3％的镁铝合金)用晶粒细化剂，由铝粉和碳粉组成，铝粉或碳粉可以是纯度大于99％，粒度大于200目的粉末，其质量配比为3∶1～6∶1，其中尤其以配比为3∶1～4∶1范围效果最好，例如3∶1，7∶2，4∶1。
实施例3一种镁或镁合金用晶粒细化剂的制备方法，第一步，将铝粉末和碳粉末在80～100摄氏度下，烘50～60分钟，第二步，用普通混粉机(市场可购得)混合3～6小时，第二步，将混合后的粉末在50～200吨的压力机上压成块，本实施例中，烘干可以在SO2或SF6保护气氛下进行。
实施例4一种镁或镁合金(如含锰量为0.5％的镁合金)用晶粒细化剂的使用方法，将镁或镁合金用晶粒细化剂块体加入熔化了的镁或镁合金熔体中，并搅拌至混合均匀，细化剂的加入量为镁或镁合金熔体质量的0.1％～1.0％，例如可以为0.1％，0.3％，0.5％，0.7％，0.9％，1.0％。
本发明可以在用以下工艺来制备和使用上述细化剂1)原材料采用铝粉和碳粉。粉末的纯度要求大于99％，粉末的粒度为200目。
2)将两种粉末用普通混粉机混合，混合时间为3-6小时。
3)将混合后的粉末，烘干温度为80-100℃，时间为50-60分钟。烘干最好在保护气氛(二氧化碳或六氟化硫气氛)中进行。
4)将混合粉末在60吨以上的压机上压成块，每个块的重量控制在50-200g之间，形状不限。
这种粉块即可用作细化剂。制备的粉块若不立即使用，则要存放在有干燥剂的器皿中。
5)在镁或镁合金金熔炼的各工序完成后，再加入本发明的细化剂。添加时应对镁或镁合金液搅拌，均匀后，即可浇铸。
权利要求
1.一种镁或镁合金用晶粒细化剂，其特征在于由铝粉和碳粉组成，其质量配比为3∶1～6∶1。
2.根据权利要求1所述的镁或镁合金用晶粒细化剂，其特征在于铝粉和碳粉的最佳质量配比为3∶1～4∶1。
3.根据权利要求1或2所述的镁或镁合金用晶粒细化剂，其特征在于铝粉或碳粉的纯度大于99％，粉末的粒度大于200目。
4.一种根据权利要求1所述的镁或镁合金用晶粒细化剂的制备方法，其特征在于第一步，将铝粉末和碳粉末在80～100摄氏度下，烘50～60分钟，第二步，用普通混粉机混合3～6小时，第三步，将混合后的粉末在50～200吨的压力机上压成块。
5.根据权利要求4所述的镁或镁合金用晶粒细化剂的制备方法，其特征在于铝粉末和碳粉末在SO2或SF6保护气氛中烘干。
6.一种根据权利要求1所述的镁或镁合金用晶粒细化剂的使用方法，将镁或镁合金晶粒细化剂块体加入熔化了的镁或镁合金熔体中，并搅拌至混合均匀，其特征在于细化剂的加入量为镁或镁合金熔体质量的0.1％～1.0％。
全文摘要
本发明公开了一种镁或镁合金用晶粒细化剂，由铝粉和碳粉组成，其质量配比为3∶1～6∶1。本发明也公开了一种根据权利要求1所述的镁或镁合金用晶粒细化剂的制备方法，其特征在于第一步，将铝粉末和碳粉末在80～100摄氏度下，并烘50～60分钟，第二步，用普通混粉机混合，第二步，将混合后的粉末在压力机上压成块。本发明还一种镁或镁合金用晶粒细化剂的使用方法，将镁或镁合金晶粒细化剂块体加入熔化了的镁或镁合金熔体中，并搅拌至混合均匀，细化剂的加入量为镁或镁合金熔体质量的0.1％～1.0％。在镁或镁合金熔炼过程中加入上述细化剂后，会在镁熔液中形成Al
文档编号C22B9/10GK1583327SQ20041004483
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月31日 优先权日2004年5月31日
发明者孙扬善, 薛烽, 杜温文, 诸天柏, 强立峰 申请人:东南大学