专利名称：一种含稀土镨的铸态镁合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铸态镁合金，涉及一种含稀土镨的铸态镁合金及其制备方法。 属于有色金属技术领域。
背景技术：
镁合金因具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、吸震性能优良、 易回收等优点，广泛应用于汽车、通讯、电子、家电、仪表以及航空航天等领域。由于 镁合金是密排六方结构，室温塑性加工能力差，所以目前还只有铸造镁合金得到了大量 的应用。然而变形镁合金比铸造镁合金具有更高的强度和延展性，以及更多样化的力学 性能。通过细化镁合金铸态晶粒的方式，能够提高镁 合金的变形性能。一般镁合金铸 态组织的细化方法有两类，即变质处理和强外场作用，变质处理在镁合金铸造生产实际 中的应用非常广泛，常用的变质处理方法有①碳变质法；②精炼法，常采用C2Cl6; ③添加合金化元素，比如添加&、Sr、稀土元素，但&元素一般对镁锌镁合金有较好效 果，而对镁铝系镁合金没有细化效果。目前尚没有利用稀土镨微合金化技术促进铸态镁 合金组织转变和提高其力学性能的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种含稀土镨的铸态镁合金，可有效细化镁合金铸态晶 粒，提高其室温力学性能。本发明的另一目的是提供一种可很好地制备上述含稀土镨的铸态镁合金，且工 艺简单，所生产出的产品质量性能各方面都十分优良。本发明的目的通过以下技术方案来实现的
一种含稀土镨的铸态镁合金，含有Al、Zn、Mn、Mg,还含有Pr，各组份的重量 百分比为Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe< 0.01，余为 Mg。一种含稀土镨的铸态镁合金的制备方法为先将纯镁放入熔炼炉中，升温至 650 710°C;再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、Al-Mn及Zn的顺序)，在合金 液面撒混合盐覆盖剂进行熔体保护；升温至720 760°C时，加入稀土镨，搅拌并扒渣； 合金液精炼；降温至700 720°C，静置，浇铸，冷却，获得含稀土镨的铸态镁合金。所述的混合盐覆盖剂组成重量百分比为MgCl2 45 60，CaF2 10 20，CaCl2 10 15，BaCl2 5 10，KCl 3 — 5, NaCl 1 3。所述的稀土镨以铝镨中间合金的形式加入。本发明采用C2Cl6精炼剂进行合金液精炼处理，浇铸时采用氩气保护浇铸，冷却 则是对模具采用循环水冷却。一种含稀土镨的铸态镁合金的制备方法包括以下步骤先将纯镁放入坩埚熔炼 炉中，升温至650 710°C，再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、Al-Mn及Zn的顺序)，在合金液面撒混合盐覆盖剂进行熔体保护；升温至720 760°C时，加入稀土镨， 搅拌并扒渣；用C2Cl6精炼剂对合金液进行精炼；降温至700 720°C，静置5 20分 钟，进行浇铸，浇铸时采用氩气保护，模具采用铁模并用循环水水冷。浇铸获得含稀土 镨的铸态镁合金。通过上 述制备方法所获得的最佳实施例如下
添加0.5%的Pr所形成的铸态镁合金，其组份重量百分比为8.9%A1，0.9%Zn, 0.2%Mn, 0.5%Pr, 0.009%Fe,其余为Mg。合金在坩埚熔炼炉中熔炼，用混合盐覆盖剂 保护熔体，采用C2Cl6精炼剂进行熔体精炼，浇铸时采用氩气保护，模具采用铁模并用循 环水水冷。获得的含稀土镨的铸态镁合金的硬度HB265，室温抗拉强度O b』20MPa，伸 长率 δ >4.5%。添加1.75%的Pr所形成的铸态镁合金，其组份重量百分比为8.1%Α1， 1.0%Zn, 0.1%Mn, 1.75%Pr, 0.005%Fe,其余为Mg合金。合金在坩埚熔炼炉中熔炼，
用混合盐覆盖剂保护熔体，采用C2Cl6精炼剂进行熔体精炼，浇铸时采用氩气保护，模具 采用铁模并用循环水水冷。铸态合金的硬度HB劝4，室温抗拉强度O b》56MPa，伸长率 δ 仝4%。添加3.0%的Pr所形成的铸态镁合金，其组份重量百分比为10.6%Α1， 1.1%Ζη, 0.3%Mn, 3.0%Pr, 0.01%Fe,其余为Mg。合金在坩埚熔炼炉中熔炼，用混合
盐覆盖剂保护熔体，采用C2Cl6精炼剂进行熔体精炼，浇铸时采用氩气保护，模具采用 铁模并用循环水水冷。铸态合金的硬度HBMOO ；室温抗拉强度ob^270MPa，伸长率 δ >3.5%。与现有技术相比，本发明的优势还在于本发明合金不仅能够细化合金的铸态 组织，还能很好地提高合金材料的力学性能；其硬度HB超过65，室温抗拉强度％超 过220MPa，伸长率δ超过3.5%;本发明产品的制备方法简便易行，能生产出杂质含量 低、质量优良、铸态晶粒细小、力学性能较好的含稀土镨的铸态镁合金；使用了混合盐 覆盖剂保护整个熔炼过程，减少合金元素及稀土元素的烧损，采用C2Cl6精炼剂进行精炼 处理，进一步达到除气去渣及细化效果，采用氩气保护及浇铸与循环水冷却模具，减少 铸锭的气孔、缩孔等铸锭缺陷，从而制备出质量优良的铸锭。
具体实施例方式结合本发明的方法提供以下实例
本发明的实施例是在镁铝锌锰合金(Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe < 0.01，余为Mg。)配料中添加不同含量的稀土镨。本发明的实施例 所示的合金具有较好的力学性能，其力学性能超过了未添加稀土元素的对比实施例1所 示的铸态镁合金(表1所示)。具体实施例说明如下
对比实施例1:铸态镁合金中未添加稀土元素镨，合金配料(原料为2号工业纯 镁、AOO纯铝、Al-5Mn中间合金、纯锌)在坩埚熔炼炉中熔炼。先将纯镁放入坩埚熔炼 炉中，升温至680°C，再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、Al-Mn及Zn的顺序)， 在合金液面撒混合盐覆盖剂(组份重量百分比为55%MgCl2，20%CaF2, 15%CaCl2， 5%BaCl2, 3%KC1，2%NaCl)进行熔体保护；升温到740°C，搅拌并扒渣；用合金配料总重量1.5%的C2Cl6精炼剂(C2Cl6精炼剂预先压制成直径为10毫米的圆柱体)对合金 液进行精炼；降温至700°C，静置10分钟，进行浇铸，浇铸时采用氩气保护，模具采用 铁模并用循环水水冷。铸锭的平均晶粒尺寸为50 μ m。该合金的组份重量百分比为 9.0%Α1, 1.1%Ζη, 0.2%Mn, 0.008%Fe,其余为 Mg。实施例1:在铸态镁合金中添加0.5%Pr，合金配料(原料为2号工业纯镁、 AOO纯铝、Al_5Mn中间合金、纯锌，Al-IOPr中间合金)在坩埚熔炼炉中熔炼。先将纯 镁放入坩埚熔炼炉中，升温至650°C;再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、Al-Mn及 Zn的顺序)，在合金液面撒混合盐覆盖剂(组份重量百分比为60%MgCl2，10%CaF2， 15%CaCl2, 10%BaCl2, 3%KC1, 2%NaCl)进行熔体保护；升温到720°C，搅拌并扒渣； 用合金配料总重量2% WC2Cl6精炼剂(C2Cl6精炼剂预先压制成直径为10毫米的圆柱体) 对合金液进行精炼；降温至700°c，静置15分钟，进行浇铸，浇铸时采用氩气保护，模 具采用铁模并用循环水水冷。铸锭的平均晶粒尺寸为28 μ m。合金的组份重量百分比为 8.9%A1, 0.9%Zn, 0.2%Mn, 0.5%Pr, 0.009%Fe,其余为 Mg。实施例2 在铸态镁合金中添加1.75%Pr，合金配料(原料为2号工业纯镁、 AOO纯铝、Al_5Mn中间合金、纯锌，Al-IOPr中间合金)在坩埚熔炼炉中熔炼。先 将纯镁放入坩埚熔炼炉中，升温至680°C，再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的顺序)，在合金液面撒混合盐覆盖剂(组份重量百分比为60%MgCl2， 10%CaF2, 15%CaCl2, 10%BaCl2, 3%KC1, 2%NaCl)进行 熔体保护；升温到 760°C，搅 拌并扒渣；用合金配料总重量2%的C2Cl6精炼剂(C2Cl6精炼剂预先压制成直径为10毫 米的圆柱体)对合金液进行精炼；降温至720°C，静置15分钟，进行浇铸，浇铸时采用 氩气保护，模具采用铁模并用循环水水冷。铸锭的平均晶粒尺寸为23 μ m。合金的组份 重量百分比为 8.1% Al，1.0% Zn, 0.1% Mn, 1.75% Pr, 0.005% Fe,其余为 Mg。实施例3:在镁铝锌锰合金中添加3.0%Pr，合金配料(原料为2号工业纯 镁、AOO纯铝、Al_5Mn中间合金、纯锌，Al-IOPr中间合金)在坩埚熔炼炉中熔炼。 先将纯镁放入坩埚熔炼炉中，升温至710°C，再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的顺序)，在合金液面撒混合盐覆盖剂(组份重量百分比为60%MgCl2， 15%CaF2, 10%CaCl2, 10%BaCl2, 4%KC1, l%NaCl)进行熔体保护；升温到 740°C，搅 拌并扒渣；用合金配料总重量2%的C2Cl6精炼剂(C2Cl6精炼剂预先压制成直径为10毫 米的圆柱体)对合金液进行精炼；降温至710°C，静置20分钟，进行浇铸，浇铸时采用 氩气保护，模具采用铁模并用循环水水冷。铸锭的平均晶粒尺寸为20 μ m。合金的组份 重量百分比为 10.6% Al，1.1% Zn, 0.3% Mn, 3.0%Pr, 0.01% Fe,其余为 Mg。实施例4:在铸态镁合金中添加2.0%Pr，合金配料(原料为2号工业纯镁、 AOO纯铝、Al_5Mn中间合金、纯锌，Al-IOPr中间合金)在坩埚熔炼炉中熔炼。先 将纯镁放入坩埚熔炼炉中，升温至680°C，再依次放入经烘烤的中间合金(按照Al、 Al-Mn及Zn的顺序)，在合金液面撒混合盐覆盖剂(组份重量百分比为53%MgCl2， 20%CaF2, 10%CaCl2, 10%BaCl2, 5%KC1, 2%NaCl)进行熔体保护；升温到 730°C，搅 拌并扒渣；用合金配料总重量2%的C2Cl6精炼剂(C2Cl6精炼剂预先压制成直径为10毫 米的圆柱体)对合金液进行精炼；降温至710°C，静置20分钟，进行浇铸，浇铸时采用 氩气保护，模具采用铁模并用循环水水冷。铸锭的平均晶粒尺寸为31 μ m。合金的组份重量百分比为 11.0%A1，1.2% Zn, 0.1% Mn, 2.0% Pr,0.01% Fe,其余为 Mg。 表1本发明铸态合金室温力学性能__
权利要求
1.一种含稀土镨的铸态镁合金，其特征在于各组份的重量百分比为Al 7 11，Zn 0.9 1.2，Mn 0.1 0.3 ； Pr 0.5 3.0 ； 0<Fe < 0.01，余为 Mg。
2.如权利要求1所述的一种含稀土镨的铸态镁合金，其特征在于添加0.5%的Pr所 形成合金的组份重量百分比为8.9% Al，0.9% Zn, 0.2% Mn, 0.5% Pr, 0.009% Fe,其 余为Mg。
3.如权利要求1所述的一种含稀土镨的铸态镁合金，其特征在于添加1.75%的Pr所 形成的合金的组份重量百分比为8.1% Al，1.0% Zn, 0.1% Mn, 1.75% Pr, 0.006% Fe, 其余为Mg。
4.如权利要求1所述的一种含稀土镨的铸态镁合金，其特征在于，添加3.0%的Pr所 形成的合金的组份重量百分比为10.6% Al，1.1% Zn, 0.3% Mn, 3.0% Pr, 0.01% Fe, 其余为Mg。
5.如权利要求1所述的一种含稀土镨的铸态镁合金的制备方法，采用熔炼与浇铸工 艺，其特征在于先将纯镁放入熔炼炉中，升温至650 710°C;再依次放入经烘烤的中 间合金，按照Al、Al-Mn及Zn的顺序，在合金液面撒混合盐覆盖剂进行熔体保护；升温 至720 760°C时，加入Pr，搅拌并扒渣；合金液精炼；降温至700 720°C，静置，浇 铸，冷却，即得。
6.如权利要求5所述的一种含稀土镨的铸态镁合金的的制备方法，其特征在于混 合盐覆盖剂组成重量百分比为MgCl2 45 60，CaF2 10 20，CaCl2 10 15，BaCl2 5 10，KCl 3 5，NaCl 1 3。
7.如权利要求5所述的一种含稀土镨的铸态镁合金的制备方法，其特征在于所述 稀土镨以铝镨中间合金的形式加入。
8.如权利要求5所述的一种含稀土镨的铸态镁合金的制备方法，其特征在于用 C2Cl6精炼剂进行合金液精炼处理；采用氩气保护浇铸；冷却是对模具采用循环水冷却。
全文摘要
一种含稀土镨的铸态镁合金及其制备方法，本发明涉及一种铸态镁合金及其制备方法。该合金组份重量百分比为Al 7～11，Zn 0.9～1.2，Mn 0.1～0.3；Pr 0.5～3.0；0<Fe≤0.01，余为Mg；该合金制备方法为先将纯镁放入熔炼炉中，升温至650～710℃，再依次放入经烘烤中间合金，在合金液面撒混合盐覆盖剂进行熔体保护；升温至720～760℃时，加入稀土镨，搅拌并扒渣；用C2Cl6精炼剂对合金液进行精炼；降温至700～720℃，静置，浇铸，冷却。本发明工艺过程简单，在熔炼过程中添加稀土元素Pr，有效细化镁合金铸态晶粒；生产出质量优良、杂质含量低、铸态晶粒细小的含稀土镨的镁合金。铸态合金的硬度HB超过65，室温抗拉强度σb超过220MPa，伸长率δ超过3.5%。
文档编号C22C23/02GK102011039SQ201010607310
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘爱敏, 肖代红 申请人:刘爱敏