本发明涉及压力铸造技术领域，具体地涉及一种适用于真空低速压铸方法的镁合金材料。
背景技术：
镁及其合金是最轻的金属结构材料，其密度仅为钢的1/4，铝的2/3，具有比强度、比刚度高，电磁屏蔽性能优良，散热性好，减震性能好等诸多优点。合金化是提高其力学性能以及可铸造性的最为行之有效的方法，因此实际应用中都是采用镁合金而不是纯镁。在现有的镁合金加工方法中，由于压铸工艺具有生产效率高、成本低、制备零部件尺寸精度高等诸多优点，因此现有的大多数镁合金零部件都是通过压铸工艺来制备的，90％以上的镁合金零部件为压铸件。
传统高压压铸工艺中，金属液以高速喷射态填入型腔，根据北美压铸协会的推荐，镁合金压铸的充填速度约为70m/s。如此高的充型条件下，型腔中的气体容易被卷入金属液中，充型结束后在铸件内形成大量的气孔。因此，常规压铸件的力学性能都较低，且不能进行高温固溶热处理，从而无法完全发挥铸造镁合金材料的力学性能优势。例如，中国专利cn99122855.3名称为镁合金的压铸方法及压铸制品，该专利采用高速充填型腔的方法制备镁合金铸件，充型时间为10-100ms，速度大于50m/s，该方法制备的铸件无法进行热处理，不能完全发挥材料的机械性能。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种适用于真空低速压铸方法的镁合金材料，该镁合金材料铸造性能良好，该镁合金材料的铸件成型后性能优良，并且适于后续的热处理工艺，能够发挥镁合金材料的最佳力学性能。
本发明涉及改进的铸造镁合金及其制造方法，具体地说，是一种适合真空低速压铸技术的镁合金材料。真空低速压铸工艺的特征在于当金属液以中等速度填充模具型腔过程中，由于速度远低于传统压铸方法，有充分的时间进行抽真空，因此不需要价格昂贵的超真空系统，而且浇铸速度适中，能生产薄壁铸件，且可以进行t6热处理。
根据本发明的第一方面，提供一种适用于真空低速压铸方法的镁合金材料，包括以下成分，1.5-10.0重量％的铝(al)，小于0.8重量％的锰(mn)，小于2.5重量％的铜(cu)，0.15-10.5重量％的锌(zn)，小于0.05重量％的铁(fe)，小于0.05重量％的镍(ni)及其他元素元素，余量为镁。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括1.35-2.2重量％的铜(cu)和0.3-0.5重量％的锌(zn)。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括0.2-0.8重量％的锰(mn)，0.2-2.5重量％的铜(cu)。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括满足0.6<(cu+zn)<1.2的铜和锌。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括：8.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.05重量％的铜(cu)，0.65重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝0.7。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括：6.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.35重量％的铜(cu)，1.15重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝1.5。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，所述镁合金材料包括：1.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.05重量％的铜(cu)，8.5重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝8.55。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，镁铸造合金在t1进行固溶热处理，然后冷水淬火，其中320℃<t1<520℃。
根据本发明的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料的一种优选实施形式，镁铸造合金在t2进行人工时效处理，然后空冷/随炉冷却，其中80℃<t2<245℃。
根据本发明的另一方面，提供一种真空低速压铸制造镁合金部件的方法，包括以下步骤，步骤一，在熔炼炉中按质量百分比加入镁锭，加热至650℃-720℃，加入镁锭质量的0.3-0.5％的除渣剂，搅拌10-20分钟，清理表面浮渣，将除渣后的镁液继续加热至680℃-740℃，将除镁以外的其他组分按百分比加入熔炼炉中，搅拌合金液3-5分钟；步骤二，将镁液继续加热至740℃-760℃，加入原料总重量的0.2％-0.4％的复合精炼剂对熔体进行精炼处理；将精炼后的合金液静置10-20分钟。静置过程中材料使用惰性气体和六氟化硫混合气体进行保护，进行炉前成分分析，合格后进行压铸。步骤三，将合格的合金熔液导入到压铸设备的料筒中，压射冲头将合金熔液推向模具方向，在所述压射冲头移动至封闭所述压射室的浇注口时，连接模具的型腔和真空罐的真空阀打开，开始对所述模具的型腔进行抽真空；步骤四，在抽真空的同时，合金熔液在压射冲头的推动下以0.5m/s-10m/s的速度进入模具型腔；步骤五，当合金熔液充满所述模具的型腔时，通过机械阀将模具与真空罐之间的通路关闭，同时关闭靠近真空罐的所述真空阀，对所述模具的型腔的抽真空操作停止，在所述压射冲头加压条件下，合金熔液在所述模具的型腔内凝固；步骤六，将所述模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件。
本发明提供的镁合金材料适用于真空低速压铸工艺，所制得的镁合金零部件具有高强高韧的特点，而且，该合金铸造性能优异，流动性能好，无生产质量问题，适用于大批量生产。
附图说明
图1是本发明的真空低速压铸方法制造的镁合金铸件的铸态微观组织图(100x)；
图2是本发明的真空低速压铸方法制造的镁合金铸件的t6固溶加时效热处理后的微观组织图(500x)。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，附图仅用于示例说明，不能理解为对本发明的限制。
本发明的真空低速压铸制造镁合金部件的方法，控制精度高、设置维护简便、压铸产品的机械性能高、质量稳定可靠。除此之外，可有效抽出型腔中的气体，减少了压铸过程中的卷气现象，所获得的铸件组织致密，可进行热处理强化，铸件的力学性能提高，适合于高强度、高韧性镁合金压铸件的生产。
该方法包括以下步骤：步骤一，在熔炼炉中按质量百分比加入镁锭，加热至650℃-720℃，加入镁锭质量的0.3-0.5％的除渣剂，搅拌10-20分钟，清理表面浮渣，将除渣后的镁液继续加热至680℃-740℃，将除镁以外的其他组分按百分比加入熔炼炉中，搅拌合金液3-5分钟；步骤二，将镁液继续加热至740℃-760℃，加入原料总重量的0.2％-0.4％的复合精炼剂对熔体进行精炼处理；将精炼后的合金液静置10-20分钟。静置过程中材料使用惰性气体和六氟化硫混合气体进行保护，进行炉前成分分析，合格后进行压铸；步骤三，将合格的合金熔液通过定量传输/传送系统浇铸进入压铸设备的料筒中，压射冲头将合金熔液推向模具方向，在压射冲头移动至封闭压射室的浇注口时，压铸机给真空设备传输信号，连接模具的型腔和真空罐的真空阀打开，开始对所述模具的型腔进行抽真空；步骤四，在抽真空的同时，合金熔液在压射冲头的推动下以0.5m/s-10m/s的速度进入模具型腔，该速度远低于传统压铸的10m/s，因此有充足的时间抽真空，型腔内真空度迅速下降至50-150mbar；步骤五，当合金熔液充满所述模具的型腔时，通过机械阀将模具与真空罐之间的通路关闭，同时关闭靠近真空罐的所述真空阀，对模具的型腔的抽真空操作停止，在压射冲头加压条件下，合金熔液在模具的型腔内凝固；步骤六，将所述模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件，完成一个压铸生产节拍。
适用于以上介绍的真空低速压铸方法的镁合金材料，包括以下成分：1.5-10.0重量％的铝(al)，小于0.8重量％的锰(mn)，小于2.5重量％的铜(cu)，0.15-10.5重量％的锌(zn)，小于0.05重量％的铁(fe)，小于0.05重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括1.35-2.2重量％的铜(cu)和0.3-0.5重量％的锌(zn)。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括0.2-0.8重量％的锰(mn)，0.2-2.5重量％的铜(cu)。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括0.2-0.6重量％的铜(cu)和0.45-0.65重量％的锌(zn)。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括满足0.6<(cu+zn)<1.2的铜和锌。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括满足1.4<(cu+zn)<1.8的铜和锌。
另外，在一种方案中，镁合金材料包括满足4.4<(cu+zn)<10.8的铜和锌。
该材料通过真空低速压铸工艺制得的铸件，通过高温固溶热处理不会鼓泡，然后经温水淬火和人工时效可以获得高强高韧的性能。镁铸造合金在t1进行固溶热处理，然后冷水淬火，其中320℃<t1<520℃。在t2进行人工时效处理，然后空冷/随炉冷却，其中80℃<t2<245℃。
本发明的镁合金适用于真空低速压铸工艺，所制得的镁合金零部件具有高强高韧的特点，而且，该合金铸造性能优异，流动性能好，无生产质量问题，适用于大批量生产。
实施例1
实施例1的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料，该镁合金材料为高导热铸造镁合金，其组分按重量百分比计分别为：8.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.05重量％的铜(cu)，0.65重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝0.7。
实施例1的高导热铸造镁合金的生产方法及热处理方式如下：
步骤一，在熔炼炉中按质量百分比加入镁锭，加热至650℃，加入镁锭质量的0.3％的除渣剂，搅拌20分钟，除渣，将除渣后的镁熔液继续加热至725℃，将除镁以外的其他组分按百分比加入熔炼炉中，搅拌合金液3分钟。
步骤二，将镁液继续加热至740℃，加入原料总重量的0.4％的精炼剂进行精炼处理，将精炼后的合金液静置10-20分钟。使用惰性气体和六氟化硫的混合气体进行保护，在进行炉前成分分析，合格后进行压铸。
步骤三，将合格的合金熔液通过定量传输/传送系统浇铸进入压铸设备的料筒中，压射冲头将合金熔液推向模具方向，在压射冲头移动至封闭压射室的浇注口时，压铸机给真空设备传输信号，连接模具的型腔和真空罐的真空阀打开，开始对模具的型腔进行抽真空。
步骤四，在抽真空的同时，合金熔液在压射冲头的推动下以0.5m/s-10m/s的速度进入模具型腔，该速度远低于传统压铸的10m/s，因此有充足的时间抽真空，型腔内真空度迅速下降至50-150mbar。
步骤五，当合金熔液充满所述模具的型腔时，通过机械阀将模具与真空罐之间的通路关闭，同时关闭靠近真空罐的真空阀，对模具的型腔的抽真空操作停止，在压射冲头加压条件下，合金熔液在模具的型腔内凝固。
步骤六，将模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件，完成一个压铸生产节拍。
取出铸件后，将高导热铸造镁合金进行t6热处理，最终得到的高导热铸造镁合金的性能如下：抗拉力强度为275.5mpa，屈服强度为210.0mpa，延伸率为7.5％。
实施例2
实施例2的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料，该镁合金材料为高导热铸造镁合金，其组分按重量百分比计分别为：6.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.35重量％的铜(cu)，1.15重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝1.5。
实施例2的高导热铸造镁合金的生产方法及热处理方式如下：
步骤一，在熔炼炉中按质量百分比加入镁锭，加热至650℃，加入镁锭质量的0.3％的除渣剂，搅拌20分钟，除渣，将除渣后的镁液继续加热至725℃，将除镁以外的其他组分按百分比加入熔炼炉中，搅拌合金液3分钟。
步骤二，将镁液继续加热至740℃，加入原料总重量的0.4％的精炼剂进行精炼处理，将精炼后的合金液静置10-20分钟。使用惰性气体和六氟化硫的混合气体进行保护，在进行炉前成分分析，合格后进行压铸。
步骤三，将合格的合金熔液通过定量传输/传送系统浇铸进入压铸设备的料筒中，压射冲头将合金熔液推向模具方向，在压射冲头移动至封闭压射室的浇注口时，压铸机给真空设备传输信号，连接模具的型腔和真空罐的真空阀打开，开始对模具的型腔进行抽真空。
步骤四，在抽真空的同时，合金熔液在压射冲头的推动下以0.5m/s-10m/s的速度进入模具型腔，该速度远低于传统压铸的10m/s，因此有充足的时间抽真空，型腔内真空度迅速下降至50-150mbar。
步骤五，当合金熔液充满所述模具的型腔时，通过机械阀将模具与真空罐之间的通路关闭，同时关闭靠近真空罐的真空阀，对模具的型腔的抽真空操作停止，在压射冲头加压条件下，合金熔液在模具的型腔内凝固。
步骤六，将模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件，完成一个压铸生产节拍。
取出铸件后，将高导热铸造镁合金进行t6热处理，最终得到的高导热铸造镁合金的性能如下：抗拉力强度为285.5mpa，屈服强度为225.0mpa，延伸率为6.8％。
实施例3
实施例3的适用于真空低速压铸方法的镁合金材料，该镁合金材料为高导热铸造镁合金，其组分按重量百分比计分别为：1.5重量％的铝(al)，0.35重量％的锰(mn)，0.05重量％的铜(cu)，8.5重量％的锌(zn)，0.005重量％的铁(fe)，0.004重量％的镍(ni)及其他元素，余量为镁，并且cu+zn＝8.55。
实施例3的高导热铸造镁合金的生产方法及热处理方式如下：
步骤一，在熔炼炉中按质量百分比加入镁锭，加热至650℃，加入镁锭质量的0.3％的除渣剂，搅拌20分钟，除渣，将除渣后的镁液继续加热至725℃，将除镁以外的其他组分按百分比加入熔炼炉中，搅拌合金液3分钟。
步骤二，将镁液继续加热至740℃，加入原料总重量的0.4％的精炼剂进行精炼处理，将精炼后的合金液静置10-20分钟。使用惰性气体和六氟化硫的混合气体进行保护，在进行炉前成分分析，合格后进行压铸。
步骤三，将合格的合金熔液通过定量传输/传送系统浇铸进入压铸设备的料筒中，压射冲头将合金熔液推向模具方向，在压射冲头移动至封闭压射室的浇注口时，压铸机给真空设备传输信号，连接模具的型腔和真空罐的真空阀打开，开始对模具的型腔进行抽真空。
步骤四，在抽真空的同时，合金熔液在压射冲头的推动下以0.5m/s-10m/s的速度进入模具型腔，该速度远低于传统压铸的10m/s，因此有充足的时间抽真空，型腔内真空度迅速下降至50-150mbar。
步骤五，当合金熔液充满所述模具的型腔时，通过机械阀将模具与真空罐之间的通路关闭，同时关闭靠近真空罐的真空阀，对模具的型腔的抽真空操作停止，在压射冲头加压条件下，合金熔液在模具的型腔内凝固。
步骤六，将模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件，完成一个压铸生产节拍。
取出铸件后，将高导热铸造镁合金进行t6热处理，最终得到的高导热铸造镁合金的性能如下：抗拉力强度为295.5mpa，屈服强度为240.0mpa，延伸率为4.5％。
接下来结合附图说明本发明的真空低速压铸工艺制造的镁合金铸件的技术效果。
图1是以上实施例1的铸态微观组织图，图2是以上实施例3的镁合金材料的t6固溶加时效热处理后的微观组织图，如图1和图2所示，真空低速压铸工艺制备的镁合金的微观组织中很少有气孔，微观组织主要由初生镁晶粒和共晶mgzn相组成，伴有少量的含mn中间化合物，采用真空低速压铸工艺制备的铸件经过热处理以后，也没有发现气孔，说明铸件含气孔非常低，不会随着高温固溶热处理的软化而出现，大量mgzn相固溶到基体中，但还有少量残留在晶界附近。
由此可以看出，采用本发明的真空低速压铸方法，当金属液以低速度填充模具型腔过程中，由于速度远低于传统压铸方法中的金属液流速，浇铸过程中有充分的时间对模具型腔进行抽真空，因此不需要价格昂贵的超真空系统，而且浇铸速度适中，能生产薄壁铸件，且可以进行t6热处理。
根据本发明的真空低速压铸方法，所制得的镁合金零部件具有高强高韧的特点，而且，该合金铸造性能优异，流动性能好，无生产质量问题，适用于大批量生产。
以上记载了本发明的优选实施例，但是本发明的精神和范围不限于这里所公开的具体内容。本领域技术人员能够根据本发明的教导而做出更多的实施方式和应用，这些实施方式和应用都在本发明的精神和范围内。本发明的精神和范围不由具体实施例来限定，而由权利要求来限定。