ZM5和ZM6镁合金制备方法与流程

zm5和zm6镁合金制备方法
技术领域
本发明属于镁合金制备技术领域，具体涉及zm5镁合金和zm6镁合金的制备方法。


背景技术：

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、极好的切削加工性能和屏蔽性能等优点，在航空航天等工业上的应用越来越广泛。但由于镁合金熔体在熔炼过程存在气体、各种非金属夹杂物，影响金属的纯净度，往往会使产品产生气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷，对材料的力学性能有着极大的危害，影响镁合金产品质量，阻碍了其应用范围的扩展。因此，改进镁合金制备工艺，提高镁合金熔体纯净度、改善镁合金铸件热处理效果，具有重大意义。


技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供了zm5镁合金制备方法和zm6镁合金制备方法。本发明的zm5镁合金制备方法包括如下步骤：(一)配制zm5镁合金原材料，其化学成分按质量百分比为：al：7.5～9.0％、zn：0.2～0.8％、mn：0.15～0.5％、fe≤0.08％、si≤0.25％、cu≤0.1％、ni≤0.01％、余量的mg及不可避免的其它杂质，并在原材料装炉前进行清理和烘干，加热至150℃以上备用；(二)将坩埚预热发暗红，温度达到450℃以上，向坩埚内撒入底熔剂，一次投入原材料加热熔化，熔化完成后对合金液取样进行成分检测；(三)将成分合格后的合金液加热至710℃～740℃，吹入氩气并搅拌10～30分钟，同时向新翻上来的裸露合金液面及氧化处撒上精炼剂继续熔炼，其中，所述精炼剂是在现有成品精炼剂中再添加caf2所配制生成的精炼剂，所述精炼剂中成品精炼剂与caf2的配比为3:1。(四)将熔炼完成的合金液浇铸形成zm5镁合金铸锭；(五)对zm5镁合金铸锭进行固溶热处理和人工时效处理，其中，在固溶热处理中，在固溶热处理炉炉温处于100℃以下时将zm5镁合金铸锭装炉，启用炉内风机，炉温升至375℃
±
5℃后保温2小时，炉温升至415℃
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5℃后再保温16小时，然后将zm5镁合金铸锭出炉空冷；在人工时效处理中，在时效炉炉温处于100℃以下时将zm5镁合金铸锭装料，炉温升至175℃
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5℃后保温20小时，并启用炉内风机，然后将zm5镁合金铸锭出炉空冷。本发明的zm6镁合金制备方法包括如下步骤：(一)配制zm6镁合金原材料，其化学成分按质量百分比为：zn：0.1～0.7％、nd：2.0～2.8％、zr：0.4～1.0％、al≤0.02％、fe≤0.01％、si≤0.01％、cu≤0.03％、ni≤0.005％、余量的mg及不可避免的其它杂质，并在原材料装炉前进行清理和烘干，加热至150℃以上备用；(二)将坩埚预热发暗红，温度达到450℃以上，向坩埚内撒入底熔剂，一次投入原材料加热熔化，熔化完成后对合金液取样进行成分检测；(三)将成分合格后的合金液加热至710℃～740℃，吹入氩气并搅拌10～30分钟，
同时向新翻上来的裸露合金液面及氧化处撒上精炼剂继续熔炼，其中，所述精炼剂是在现有成品精炼剂中再添加caf2所配制生成的精炼剂，所述精炼剂中成品精炼剂与caf2的配比为3:1。(四)将熔炼完成的合金液浇铸形成zm6镁合金铸锭；(五)对zm6镁合金铸锭进行固溶热处理和人工时效处理，其中，在固溶热处理中，在固溶热处理炉炉温处于100℃以下时将zm6镁合金铸锭装炉，启用炉内风机，炉温升至480℃
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5℃后保温2小时，炉温升至530℃
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5℃后再保温16小时，然后将zm6镁合金铸锭出炉空冷；在人工时效处理中，在时效炉炉温处于100℃以下时将zm6镁合金铸锭装料，炉温升至200℃
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5℃后保温16小时，并启用炉内风机，然后将zm6镁合金铸锭出炉空冷。本发明的zm5镁合金制备方法以及zm6镁合金制备方法通过采用新型的精炼剂，显著提高了精炼剂的稳定性、精炼能力和精炼效果，有效提高了镁合金熔体纯净度，并通过合理的热处理，使得zm5镁合金产品和zm6镁合金产品的各项力学性能得到显著提升，产品质量得到可靠保证，为扩展镁合金产品的应用范围提供了基础。同时，本发明的zm5镁合金制备方法以及zm6镁合金制备方法还具有操作方便、环保安全、成本低廉的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为现有技术工艺制得的zm5镁合金t6状态下的金相组织图；图1b为利用本发明的镁合金制备方法制得的zm5镁合金t6状态下的金相组织图；图2a为现有技术工艺制得的zm6镁合金t6状态下的金相组织图；图2b为利用本发明的镁合金制备方法制得的zm6镁合金t6状态下的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供的zm5镁合金制备方法包括如下步骤：(一)配制zm5镁合金原材料，其化学成分按质量百分比为：al：7.5～9.0％、zn：0.2～0.8％、mn：0.15～0.5％、fe≤0.08％、si≤0.25％、cu≤0.1％、ni≤0.01％、余量的mg及不可避免的其它杂质，并在原材料装炉前进行清理和烘干，加热至150℃以上备用；(二)将坩埚预热发暗红，温度达到450℃以上，向坩埚内撒入底熔剂，一次投入原材料加热熔化，熔化完成后对合金液取样进行成分检测；(三)将成分合格后的合金液加热至710℃～740℃，吹入氩气并搅拌10～30分钟，同时向新翻上来的裸露合金液面及氧化处撒上精炼剂继续熔炼，其中，该精炼剂是在现有成品精炼剂中再添加caf2所配制生成的精炼剂，该精炼剂中成品精炼剂与caf2的配比为3:
1。(四)将熔炼完成的合金液浇铸形成zm5镁合金铸锭；(五)对zm5镁合金铸锭进行固溶热处理和人工时效处理，其中，在固溶热处理中，在固溶热处理炉炉温处于100℃以下时将zm5镁合金铸锭装炉，启用炉内风机，炉温升至375℃
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5℃后保温2小时，炉温升至415℃
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5℃后再保温16小时，然后将zm5镁合金铸锭出炉空冷；在人工时效处理中，在时效炉炉温处于100℃以下时将zm5镁合金铸锭装料，炉温升至175℃
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5℃后保温20小时，并启用炉内风机，然后将zm5镁合金铸锭出炉空冷。本发明提供的zm6镁合金制备方法包括如下步骤：(一)配制zm6镁合金原材料，其化学成分按质量百分比为：zn：0.1～0.7％、nd：2.0～2.8％、zr：0.4～1.0％、al≤0.02％、fe≤0.01％、si≤0.01％、cu≤0.03％、ni≤0.005％、余量的mg及不可避免的其它杂质，并在原材料装炉前进行清理和烘干，加热至150℃以上备用；(二)将坩埚预热发暗红，温度达到450℃以上，向坩埚内撒入底熔剂，一次投入原材料加热熔化，熔化完成后对合金液取样进行成分检测；(三)将成分合格后的合金液加热至710℃～740℃，吹入氩气并搅拌10～30分钟，同时向新翻上来的裸露合金液面及氧化处撒上精炼剂继续熔炼，其中，该精炼剂是在现有成品精炼剂中再添加caf2所配制生成的精炼剂，该精炼剂中成品精炼剂与caf2的配比为3:1。(四)将熔炼完成的合金液浇铸形成zm6镁合金铸锭；(五)对zm6镁合金铸锭进行固溶热处理和人工时效处理，其中，在固溶热处理中，在固溶热处理炉炉温处于100℃以下时将zm6镁合金铸锭装炉，启用炉内风机，炉温升至480℃
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5℃后保温2小时，炉温升至530℃
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5℃后再保温16小时，然后将zm6镁合金铸锭出炉空冷；在人工时效处理中，在时效炉炉温处于100℃以下时将zm6镁合金铸锭装料，炉温升至200℃
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5℃后保温16小时，并启用炉内风机，然后将zm6镁合金铸锭出炉空冷。在本发明提供的zm5镁合金制备方法以及zm6镁合金制备方法中，采用了新型的精炼剂，该精炼剂是在含有足够量mgcl2的现有成品精炼剂中再额外添加caf2配制形成，能够显著提高精炼剂的稳定性和精炼能力，其原理是：因mgcl2和caf2之间可发生反应生成mgf2和cacl2，mgf2在氯盐中溶解度很小，它的存在改变了caf2的溶解度随温度变化而显著改变的特点，因而加入caf2即可使精炼剂稠化，也不会因温度波动而使精炼剂性能不稳定；此外，mgf2的存在还可提高精炼剂的精炼能力，通过与吹入的氩气相配合，氩气气泡上浮过程中将氧化夹杂物等带出合金液面，大大强化了精炼效果。对照由本发明的zm5镁合金制备方法制得的zm5镁合金以及现有技术工艺制得的zm5镁合金的金相组织图，可以明显看到，利用本发明的zm5镁合金制备方法制得的zm5镁合金的微观组织分布均匀，无明显气体和非金属夹杂物。类似地，对照由本发明的zm6镁合金制备方法制得的zm6镁合金以及现有技术工艺制得的zm6镁合金的金相组织图，可以明显看到，利用本发明的zm6镁合金制备方法制得的zm6镁合金的微观组织分布均匀，无明显气体和非金属夹杂物。此外，对通过本发明的zm5镁合金制备方法制得的zm5镁合金以及通过本发明的zm6镁合金制备方法制得的zm6镁合金进行力学性能检测，得到的数据参见下表1：
表1本发明与现有技术的zm5/zm6镁合金力学性能对照其中，t6指固溶热处理加人工时效的热处理状态。由上表可见，利用本发明的镁合金制备方法制得的zm5镁合金和zm6镁合金的各项力学性能得到显著提升，具体而言，本发明的镁合金制备方法制得的zm5镁合金较现有技术工艺制得的zm5镁合金，抗拉强度提升了20％以上、屈服强度提升了35％以上、延伸率提升了140％以上；本发明的镁合金制备方法制得的zm6镁合金较现有技术工艺制得的zm6镁合金，抗拉强度提升了16％以上、屈服强度提升了14％以上、延伸率提升了60％以上。综上所述，本发明的zm5镁合金制备方法以及zm6镁合金制备方法通过采用新型的精炼剂，显著提高了精炼剂的稳定性、精炼能力和精炼效果，有效提高了镁合金熔体纯净度，并通过合理的热处理，使得zm5镁合金产品和zm6镁合金产品的各项力学性能得到显著提升，产品质量得到可靠保证，为扩展镁合金产品的应用范围提供了基础。同时，本发明的zm5镁合金制备方法以及zm6镁合金制备方法还具有操作方便、环保安全、成本低廉的优点。
1.需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。
2.还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。