一种含钙和钕的耐热变形镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种儀合金，特别设及一种含巧和钦的耐热变形儀合金及其制备方 法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 随着社会的发展，科技的进步，生产生活对材料性能提出了更高的要求。作为最轻 质的商用金属结构材料，儀合金具有密度低，比强度、比刚度高，铸造性能好，减震性好，电 磁屏蔽性能高，易于切削加工和可回收等诸多优点，已成为汽车、航空航天等轻量化设计和 节能降耗的首选合金。但儀合金的高溫性能差、蠕变强度低等缺点限制了儀合金的进一步 应用。如常用的儀合金Mg-Al基合金(AZ系和AM系等），虽然室溫性能、耐蚀性和压铸性能良 好，但其析出相的MgnAlu呈网状分布且烙点低，仅为437°C，在不高的溫度下即为软质相， 极易软化粗化，故导致上述系列儀合金共同的缺点是高溫性能差。作为结构件，其工作溫度 不宜超过120°C，因此如何提高儀合金的高溫性能已成为近年来的研究热点。
[0004] 为改善儀合金的耐热性，合金化是一种有效的改性手段。近年来，廉价的碱±元素 被用于提高合金的耐热性能表现出巨大潜力。加入少量的Ca可W提高合金中β相的热稳定 性，同时也能大幅度细化合金的显微组织，从而提高了合金在l〇〇°C~200°C的综合力学性 能。钦和锭等稀±元素在儀合金中具有细化晶粒的作用，添加后可W利用晶界强化，又可W 借助其后的第二相强化，从两个方面提高儀合金的耐热性能。同时，铸态组织经过热加工变 形(挤压，社制等）后，组织得到明显细化，铸造缺陷消除，因而，与铸造儀合金相比，变形儀 合金具有更高的力学性能。
[0005] 经文献检索，目前报导过在Mg-Al系的基础上通过复合添加碱±巧和稀±钦来改 善变形儀合金力学性能及耐热性能的方法、专利及应用很少。生产工艺简单，成本不高且具 有更高高溫强度与塑性结合的合金仍需要探索。
[0006]
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种含巧和钦的耐热变形儀 合金，所述儀合金材料通过加入微量的碱±巧和稀±钦后选择较优的合金成分在高溫150 °C下获得高强度，同时保证一定的塑性。
[0008] 本发明还提供一种含巧和钦的耐热变形儀合金的制备方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:本发明所述一种含巧和钦的耐热 变形儀合金，由Mg、Al、Ca和Nd组成，其各组分的质量百分含量为：A1: 2.5~3.5 wt .%;Ca: 0.30~0.60 wt.%;Nd:0.5~2.Owt.%;其余为Mg和不可避免的杂质。本发明不可避免的杂质为 Fe、Si等，其总量小于0.06 wt.%。
[0010] 本发明含巧和钦的耐热变形儀合金的制备方法，包括如下步骤： a) 合金冶炼及铸造:所用原材料为工业纯儀锭、纯侣锭、Mg-30%Ca中间合金、Mg-25%Nd 中间合金。采用半连续铸造方法铸造。在SF6+0)2气体保护下，将儀锭放入相蜗中待烙化后升 溫至730~750°C打渣，按所述合金成分配比量加入纯侣锭，Mg-30%Ca中间合金、Mg-25%Nd中 间合金，加入前应在140~220°C预热15~30分钟，加入时应迅速将其压入液面W下，待烙化 后揽拌2~5分钟，使成分均匀，静置10~15分钟;静置完毕后，打拱烙体表面浮渣，待溫度降到 710~730°C时，将相蜗提出来放在盐水浴中急冷； b) 机加工:根据挤压机挤压筒的尺寸将上述铸锭银切、车皮至合适尺寸； C)均匀化:在440~460°C溫度条件下进行均匀化处理，保溫时间为12~巧h; d)热挤压:挤压前将均匀化处理后的铸锭和挤压模具在350°C~400°C预热1.5~3小时， 挤压溫度为350°C~400°C，挤压比为25:1，挤压速率为0.90~1.50m/min。
[0011] 本发明改善合金耐热性能的机理在于:碱±巧能与侣原子结合成高烙点的Al2Ca 相，稀±元素钦的添加使儀合金铸态晶粒明显细化，并且促进了热变形过程中的动态再结 晶，同时形成弥散分布的高溫稳定稀±相4111触和Al2Nd，提了合金高溫强度，经过热挤压 后的合金具有致密的组织，较细的晶粒尺寸，因此具有较好的合金的强度和塑性。
[0012] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果： 1、本发明的合金高溫性能较好:合金的微观组织较均匀细小，在室溫和高溫150°C表现 出较高的强度和延伸率。
[0013] 2、本发明成本较低：只需要加入少量的碱±巧和稀±钦元素，就能明显的提高合 金强度。
[0014] 3、本发明操作简单:此方法只需要进行一次挤压，不需要复杂的加工工艺，并且所 采用的设备如烙炼炉、热挤压机等均为常规通用设备，具有可移植性强的特点，便于在工业 中实现。
[0015]
【附图说明】
[0016] 图1为Ξ种合金的微观组织照片-实施例1 ; 图2为Ξ种合金的微观组织照片-实施例2 ; 图3为Ξ种合金的微观组织照片-实施例3 ; 图4为Ξ种合金在室溫的拉伸工程应力-应变曲线； 图5为Ξ种合金在150°C下的拉伸工程应力-应变曲线。
[0017]
【具体实施方式】
[0018] 下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，应说明的是，运些 实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，本发明的保护范围不限于W下的实施 例。
[0019] 实施例1:本实施例的含碱±巧稀±钦的Mg-Al系儀合金，按重量百分比包括W下 成分:A1 2.85 wt.%，化0.44 wt.%，Nd 0.62 wt.%，余量为Mg和不可避免的杂质小于0.06 Wt .%〇
[0020] 按上述配比和W下方式制备，就能得到本实施例的儀合金： a) 合金冶炼及铸造:所用原材料为工业纯儀锭、纯侣锭、Mg-30%Ca中间合金、Mg-25%Nd 中间合金。采用半连续铸造方法铸造。在SF6+0)2气体保护下，将儀锭放入相蜗中待烙化后升 溫至730°C (或740°C，750°C)，按实施例1