一种镁合金门窗用材料及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种门窗材料及其生产方法，具体涉及一种属于镁合金门窗材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002]随着人们生活的家居方式日益丰富多样，门窗正在逐步占领和扩大其市场，目前市场上较多的门窗材料是以铝合金、彩钢、PVC料为主，而铝合金因为其硬度较高、重量轻、不老化、彩涂后美观实用而受到市场的青睐，市场需求越来越旺盛，但是传统的铝合金的加工硬度过高，塑性差，加工难度相对较大，产品价格明显高于同类的铝合金的普通板材产品，从而影响到其推广使用。
[0003]镁合金具有低密度、比强度、比刚度高，阻尼减震性良好，优良的机加工性能成为近年来国内外材料界研宄的热点之一，但是如何进一步提高变形镁合金的综合性能，满足某些结构件以镁代铝，甚至代钢的性能要求，减小各向异性，改善镁合金的室温塑性成形能力，简化产品制备工艺，提高生产效率，降低生产成本，扩大镁合金的应用范围是国内外研宄的主要方向。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种镁合金门窗用材料及其生产方法，该镁合金门窗用材料具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、可焊性，提高了使用寿命，该生产方法简单易行，成本低廉。
[0005]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种镁合金门窗用材料，该镁合金门窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成，其重量百分比组分为:
Al: 15-20%，Mn:5-8%,Zn: 10-15%，Cu: 1-3%,N1:2_3%，Sc:1_3%，P:0.5-1.0%，Zr:5_9%，
Y:2-5%, Ca:8-11%, Sr:2_5%，B:4_7%，Co:2_4%，稀土元素 1_3%，其余为 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成，按重量百分比计各组分为:Ce:10-15%,Nd: 15-18%，Gd: 14-20%，Pr:8-12%, Dy:5_9%，Yb:3_5%，La: 15-20%，Sm:7_15%。
[0006]本发明进一步的技术方案为:
前述镁合金门窗用材料中，该镁合金门窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成，其重量百分比组分为:A1:15%，Mn:7%，Zn:10%，Cu:l%，N1:2%，Sc:2%, P:0.5%，Zr:9%，Y:3%、Ca:8%，Sr:4%，B:4%，Co:2%，稀土元素 3%，其余为 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成，按重量百分比计各组分为:Ce:10%，Nd:18%，Gd:17%, Pr:11%，Dy:9%，Yb:5%，La:15 %，Sm:15%。
[0007]前述镁合金门窗用材料中，该镁合金门窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成，其重量百分比组分为:A1:20%，Mn:8%，Zn:12%，Cu:3%，N1:3%，Sc: 3%，P:1.0%，Zr:7%，Y:5%，Ca:11%，Sr:5%，B:7%，Co:4%，稀土元素 1%，其余为 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成，按重量百分比计各组分为:Ce:15%，Nd:15%，Gd:20%, Pr:8%，Dy:8%，Yb:4%，La:20%，Sm:10%。
[0008]前述镁合金门窗用材料中，该镁合金门窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成，其重量百分比组分为:A1:18%，Mn:5%，Zn:10%，Cu:2%，Ni:2%，Sc:1%，P:0.8%，Zr:5%，Y:2%，Ca:10%，Sr:2%，B:6%，Co:3%，稀土元素 2%，其余为 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成，按重量百分比计各组分为:Ce:14%, Nd:17%，Gd:14%, Pr:12%，Dy:9%，Yb:5%，La:19%，Sm:10%。
[0009]本发明还设计一种镁合金门窗用材料的生产方法，按以下具体步骤操作:
(1)开启熔炼炉预热10-15min，将上述化学成份作为原料加入其中的Mg、Al、Mn、N1、Sc、P、Zr、Y、Co及，按照组分含量进行调配，将原料放置在石墨坩祸内，然后将装有原料的石墨坩祸放入预热好的熔炼炉中，同时通入SF6和C02混合保护气体；
往熔炼炉中加入Zn、Cu、Ca、Sr、B及稀土元素，在800-900 °C下熔炼，待合金元素完全熔化后，搅拌10-15min，保持720°C静置20_30min ；
将合金液浇入预热到200-300 °C的金属模具中，得到高为150-200mm，直径为100-120mm 的铸锭；
(2)对制备得到的铸锭进行热处理工艺，具体操作如下:
a退火，将铸锭炉热至400-500°C时保温9_llmin，然后炉冷却至250_260°C，随后打开炉门继续缓冷至100-150°C出炉空冷至室温；
b淬火，将步骤a中退火后的铸锭缓慢炉热至500-520°C并保温0.5_lh，再次炉热至550-560°C后用高压喷射水铸锭快速降温；
c回火，将经淬火后的铸锭在室温下再次入炉并炉热至220-240°C后保温10-15min后出炉空冷至室温；
(3)将热处理后的铸锭经车床去皮后得到高为100-120mm，直径为80-100mm的坯料，对坯料进行锻造，预锻温度为650-70(TC，终锻温度为800-820°C，自然冷却到室温得到半成品;
(4)对锻造后的半成品进行调质热处理，经调质热处理后的半成品经冷却工序冷却至室温，得到直径为15-20_的棒材，对棒材逐个检查，剔除表面有缺陷的棒材，将检验合格的棒材即为门窗用材料用丝带进行打捆并称重，最终入库，其中:
冷却工序包括第一道冷却工序和第二道冷却工序具体操作为:
第一道冷却工序为:在冷却床上对半成品进行空气冷却，先以每秒5-8°C的冷却速度将半成品冷却到400-450°C，然后再缓慢冷却到室温；
第二道冷却工序为:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2.8-3.50C /s的冷却速率将半成品水冷至320-350 °C，然后空冷至200-220 °C，再采用水冷以3.0-3.7 °C /s的冷却速率将半成品水冷至150-170°C，最后空冷至室温。
[0010]本发明进一步的技术方案为:
前述镁合金门窗用材料的生产方法中，步骤(3)中，在对坯料进行锻造前，先对锻模进行预热，预热至150-175?，并采用模具软化剂对锻模进行润滑。
[0011]前述镁合金门窗用材料的生产方法中，调质热处理的具体操作为:采用一次正火和一次回火组合进行，正火:正式火温度750-770°C，到温后保温10-15min ; —次回火:采用分段加热，第一段加热温度为800-840°C，到温后保温13-17min，第二段加热温度为820-8600C，到温后保温5-10min，然后空冷至室温。
[0012]本发明的有益效果是:
本发明采用镁合金作为门窗的材料，更轻量化，节约能源的同时减少温室气体的排放，镁不溶于碱性溶液，在通常条件下镁合金的耐腐蚀性较好。
[0013]本发明的材料用添加了少量的Cu、N1、Sc，Cu成本低，可降低镁合金的热敏感性，提高合金的可焊性，但是这些元素加多了会降低镁的耐腐蚀性，所以要严格控制它们的含量，避免制备出的材料耐腐蚀性差，使用寿命短。
[0014]合金化是提高镁合金性能的有效途径之一，稀土元素因具有独特的核外电子排布，在冶金过程中它可以净化馆体，改善组织，提高合金的室温和高温性能，增强合金耐烛性，镁合金中添加稀土元素Ce可提高合金初期溶化温度，这表明稀土元素Ce的加入可以潜在提高镁合金的挤，Nd实现动态析出而阻止晶粒长大，从而提高挤压后的力学性能，Gd、Ce提高了合金初期熔化温度，提高了镁合金的延伸率和挤压速度。
[0015]本发明通过调质热处理工序配合冷却工序，可使半成品表面产生3-5 mm厚回火马氏体组织，有效提高的其抗水蚀能力；正火后回火进一步减小表面和心部的温度之差，从而使表面至心部性能趋