一种镁合金铸件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金铸件，其特征在于：所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成：Si：2.6～4.2％；Cu：0.85～1.5％；Al：3～6％；W：0.2～0.8％；Mn：0.1～0.5％；Y：2～5％；Pr:0.1～0.2％；Ti：0.1～0.15％；Zr：0.05～0.08％；Nd:0.3～0.7％；余量为Mg和不可避免的杂质。本发明能够防止镁的氧化且在此环境中通过加入功能盐与熔体的作用，大大提高了Mg合金整体的硬度、抗拉强度、屈服强度以及延伸率。
【专利说明】
一种镆合金铸件及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及材料物理领域，具体涉及一种镁合金铸件及其制备方法。【背景技术】
[0002]镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，导热导电性好，阻尼减振，电磁屏蔽，易于加工成形和容易回收等优点，在汽车、电子通信、纺织工业、航空航天和国防军事等领域具有及其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。镁合金的高减振性能使其在飞机和导弹的电子舱结构上获得应用。镁合金运用于制造各种军事装备(如迫击炮座和导弹舱体等)的趋势越来越大。
[0003]目前，镁合金件的用量越来越大，但镁合金应用还存在一些问题。废镁合金回收方法少，回收成本高，熔炼工艺的改进问题，成分配比的合理性问题，腐蚀问题等等。镁是活泼金属，很容易氧化和腐蚀，几乎没有低成本的方法来保证稳定的生产。由于镁元素极为活跃，因此镁很容易燃烧，因此其生产难度很大，镁合金流动性差，宿松倾向大，组织致密度低，导致镁合金的加工性能、力学性能较差，大大限制了其应用。【实用新型内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种镁合金铸件及其制备方法。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明提供的一种高性能镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1:2.6?4.2% ;Cu:0.85?1.5%; A1:3?6% ;W:0.2? 0.8%;Mn:0.1?0.5%;Y:2?5%;Pr:0.1?0.2%;T1:0.1?0.15%;Zr:0.05?0.08%;Nd: 0.3?0.7%;余量为Mg和不可避免的杂质。
[0006]进一步地，所述铸件中还包括变质剂，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:13?15% ;B:15?30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn:0.08?0.3%，余量为Mg。
[0007]进一步地，所述铸件中还包括功能盐，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成 40%K2ZrC16,40%LiCl 和 20%CaF。
[0008]进一步地，所述变质剂为铸件组分质量的2?7%。
[0009]进一步地，所述功能盐为铸件组分质量的0.5?1 %。
[0010]上述的镁合金铸件的制备方法，其制备步骤包括如下:
[0011] 1)称量:按照上述重量百分比称取相应原料组分；
[0012] (1)熔炼:在SF6和⑶2混合气体以及真空环境下，在熔炼温度为600-650 °C时将的原料采用感应熔炼炉进行熔化，在充分搅拌均匀后得到镁合金熔体；
[0013] (2)精炼:在SF6和⑶2混合气体以及真空环境下，在温度为740-780°C之间将功能盐加入到所得的镁合金熔体中，搅拌均匀;然后在温度为740-780°C之间精炼保温10分钟； 最后除去镁合金熔体表面的浮渣，就得到精炼后的锌铝合金熔体；
[0014] (3)加入变质剂:在温度为740-780 °C之间时向精炼后的熔体中加入变质剂，并在温度780-850 °C之间保温10分钟进行充分搅拌均匀化；[〇〇15](4)浇铸:浇铸前将模具预热到150-200 °C，将所得的温度保持在780-850 °C之间的加入余下变质剂的合金熔体浇铸成锭，得到变质后的镁合金。
[0016]进一步地，所述步骤(3)与步骤(4)变质剂的比例为1:1。
[0017]有益效果:本发明相对于现有技术而言，具有以下优势:
[0018] 1)本发明提供的镁合金铸件具备优异的流动性，本发明中Y和Ti会使Mg合金的液相温度降低，其结果是浇注或填充时的熔液变得不易凝固。
[0019]2)本发明通过其制备工艺中在SF6和C02混合气体以及真空环境下，能够防止镁的氧化且在此环境中通过加入功能盐与熔体的作用，大大提高了Mg合金整体的硬度、抗拉强度、屈服强度以及延伸率。
[0020]3)本发明通过其制备工艺中加入变质剂和功能盐的步骤，合金组织明显细化，组织也均匀，合金中晶界界面增多，合金的阻尼性能也能增加20%以上，且表面光洁度高，不易开裂和变形，耐高温性。【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0022]以下实施例的制备方法均采用同一方法制备，即:
[0023] 1)称量:按照上述重量百分比称取相应原料组分；[〇〇24](1)熔炼:在SF6和⑶2混合气体以及真空环境下，在熔炼温度为600-650 °C时将的原料采用感应熔炼炉进行熔化，在充分搅拌均匀后得到镁合金熔体；
[0025](2)精炼:在SF6和⑶2混合气体以及真空环境下，在温度为740-780°C之间将功能盐加入到所得的镁合金熔体中，搅拌均匀;然后在温度为740-780°C之间精炼保温10分钟； 最后除去镁合金熔体表面的浮渣，就得到精炼后的锌铝合金熔体；
[0026](3)加入变质剂:在温度为740_780°C之间时向精炼后的熔体中加入一半变质剂， 并在温度780-850 °C之间保温10分钟进行充分搅拌均匀化；[〇〇27](4)浇铸:浇铸前将模具预热到150-200 °C，将所得的温度保持在780-850 °C之间的加入另一半变质剂的合金熔体浇铸成锭，得到变质后的锌铝合金。[〇〇28] 实施例1
[0029]—种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1:4.2% ;Cu: 0.85% ;Al:3%;W:0.2%;Mn:0.1% ;Y:2%;Pr:0.1%;T1:0.1% ;Zr:0.05% ;Nd:0.3%;余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的2%，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn: 13% ;B:30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.3%，余量为Mg。
[0030]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的0.5%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0031]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至300MPa以上，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至240MPa，延伸率由原来的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原来的70左右上升到120。[〇〇32] 实施例2
[0033]—种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1: 2.6 % ; Cu: 1.5%;A1:6% ;W:0.8% ;Mn:0.5%;Y:5%;Pr:0.2%;T1:0.15% ;Zr:0.08% ;Nd:0.7%;余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的7%，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:15%;B:15%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.08%，余量为Mg。
[0034]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的1%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0035]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至320MPa，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至245MPa，延伸率由原来的15%提高到32%，硬度(HB)由原来的70左右上升到116。
[0036]实施例3[〇〇37] 一种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1: 3.2 % ; Cu: 1.2%;Al:5%;W:0.6%;Mn:0.4%;Y:3%;Pr:0.15%;T1:0.12%;Zr:0.07%;Nd:0.5%;余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的5%，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:14%;B:18%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.2%，余量为Mg。
[0038]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的0.8%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。
[0039]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至330MPa以上，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至253MPa，延伸率由原来的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原来的70左右上升到126。。
[0040]实施例4[0041 ]—种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1: 3.8 % ; Cu:1% ;A1:4% ;W:0.4% ;Mn:0.3% ;Y:4% ;Pr:0.18% ;T1:0.14% ;Zr:0.06% ;Nd:0.6%;余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的4%，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:14% ;B:25%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%，Sn: 0.21%，余量为Mg。
[0042]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的0.8%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF[〇〇43]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至325MPa以上，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至248MPa，延伸率由原来的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原来的70左右上升到132。。
[0044]实施例5
[0045]—种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1: 2.8 % ; Cu: 1.4%；Al:5.5%；ff:0.7%；Mn:0.2%；Y:3.5%；Pr:0.17%；Ti:0.11%；Zr:0.07%；Nd: 〇.4% ;余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的6%，所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:14%;B:28%，Y:2%，Gd:2%，Ce: 4%，Sn:0.16%，余量为 Mg。
[0046]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的0.6%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF
[0047]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至310MPa以上，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至242MPa，延伸率由原来的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原来的70左右上升到123。
[0048]实施例6
[0049] —种镁合金铸件，所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1:4% ;Cu: 1.3%；A1:4.8% ；ff:0.3% ；Mn:0.4% ；Y:4%；Pr:0.2% ；T1:0.12% ；Zr:0.07% ；Nd:0.6%； 余量为Mg和不可避免的杂质。所述铸件中还包括变质剂，其加入量为上述铸件组分的3%， 所述变质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn: 15 % ;B: 17 %，Y: 2%，Gd: 2 %，Ce: 4%，Sn: 0.2%，余量为Mg。
[0050]所述铸件中还包括功能盐，其加入量为上述铸件组分的0.9%，所述功能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF
[0051]本实施例制备的产品，其表面均匀光滑，无冷隔和裂纹，抗拉强度由原来的225MPa ?235MPa提高至332MPa以上，屈服强度由原来的200MPa?215MPa提高至252MPa，延伸率由原来的15 %提高到30 %，硬度(HB)由原来的70左右上升到134。[〇〇52]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种镁合金铸件，其特征在于:所述铸件按重量百分比计包括由以下组分组成:S1: 2.6?4.2%;Cu:0.85?1.5%;Al:3?6%;W:0.2?0.8%;Mn:0.1?0.5%;Y:2?5%;Pr: 0.1?0.2% ;T1:0.1?0.15% ;Zr:0.05?0.08% ;Nd:0.3?0.7%;余量为Mg和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的镁合金铸件，其特征在于:所述铸件中还包括变质剂，所述变 质剂的组分按质量百分比由以下组成:Zn:13?15%;B:15?30%，Y:2%，Gd:2%，Ce:4%， Sn:0.08 ?0.3%，余量为 Mg。3.根据权利要求2所述的镁合金铸件，其特征在于:所述铸件中还包括功能盐，所述功 能盐的组分按质量百分比由以下组成40%K2ZrC16,40%LiCl和20%CaF。4.根据权利要求2所述的镁合金铸件，其特征在于:所述变质剂为铸件组分质量的2?7%。5.根据权利要求3所述的镁合金铸件，其特征在于:所述功能盐为铸件组分质量的0.5?1%〇6.—种权利要求1?5中任一项所述的镁合金铸件的制备方法，其特征在于:其制备步 骤包括如下:1)称量:按照上述重量百分比称取相应原料组分；(1)熔炼:在SF6和C02混合气体以及真空环境下，在熔炼温度为600-650°C时将的原料 采用感应熔炼炉进行熔化，在充分搅拌均匀后得到镁合金熔体；(2)精炼:在SF6和C02混合气体以及真空环境下，在温度为740-780°C之间将功能盐加 入到所得的镁合金熔体中，搅拌均匀;然后在温度为740-780°C之间精炼保温10分钟；最后 除去镁合金熔体表面的浮渣，就得到精炼后的锌铝合金熔体；(3)加入变质剂:在温度为740-780 °C之间时向精炼后的熔体中加入变质剂，并在温度 780-850 °C之间保温10分钟进行充分搅拌均匀化；(4)浇铸:浇铸前将模具预热到150-200°C，将所得的温度保持在780-850°C之间的加入 变质剂的合金熔体浇铸成锭，得到变质后的锌铝合金。7.根据权利要求6中所述的镁合金铸件的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)与步骤 (4)变质剂的比例为1:1。
【文档编号】C22C1/02GK106011567SQ201610465195
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李小龙
【申请人】南京龙超金属制造科技有限公司