一种半固态压铸高强度镁合金的制备方法技术

技术编号:18391851 阅读:20 留言:0更新日期:2018-07-08 16:19
本发明专利技术提供了一种高强度镁合金制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:1S配料及熔炼:2S半固态浆料制备:3S压铸成型:4S组合热处理:该高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,该高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al 8.5~9.5%,Zn 0.9~1.2%,Li 0.3~0.5%,Ni 0.1~0.3%,Sr 0.05~0.1%,Re 0.05~0.1%,其余为Mg和其它杂质元素。本发明专利技术提供的高强度镁合金具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能。

Semisolid die casting high strength magnesium alloy and preparation method thereof

The present invention provides a high strength magnesium alloy. The high strength magnesium alloy is made of semi solid die-casting. The high strength magnesium alloy consists of the following mass percentage components: Al 8.5 to 9.5%, Zn 0.9 to 1.2%, Li 0.3 ~ 0.5%, Ni 0.1 to 0.3%, Sr 0.05 to 0.1%, Re 0.05 ~ 0.1%, and the rest Mg and its other components. It is an impurity element. The high strength magnesium alloy provided by the invention has high strength, corrosion resistance, heat resistance and excellent semi solid die casting performance. The invention also provides a preparation method of the high-strength magnesium alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种半固态压铸高强度镁合金及其制备方法
本专利技术涉及镁合金及其加工
,尤其涉及一种半固态压铸用高强度镁合金及其制备方法。
技术介绍
半固态压铸成型技术是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌,使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态,从而制成半固态金属液,然后将其压铸成坯料或铸件。在普通铸造过程中,初晶以枝晶方式长大,当固相率达到0.2左右时,枝晶就形成连续网络骨架,失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌,则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态,悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织,在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性,从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压,模锻等实现金属的成形。半固态压铸的凝固收缩率小,可以避免缩孔、疏松、粘模等缺陷,可以制备得到壁厚更薄、组织更致密、力学性能更高的各类零部件。镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料,具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽效果好等优点,在电子信息、生物医疗、交通运输工具、高端装备、航空航天等领域具有很大的应用潜力。镁合金的半固态加工技术已经取得了一定的进展,但是仍然存在一定的问题。例如,缺乏对半固态压铸技术专用镁合金的研究和开发。目前,半固态压铸用镁合金主要是Mg-Al系铸造镁合金,如AZ91、AM60、AE81、AS41等牌号的铸造镁合金。这些镁合金虽然具有比强度高和比刚度高等优点,但镁合金的绝对强度仍然较低,特别高温强度较差,当使用温度或者环境温度升高时,镁合金的强度会大幅度下降,难以满足半固态压铸的工艺要求,极大地限制了镁合金在受力结构件上的应用。另外,由于镁的标准电极电位很低,镁与其他金属材料接触时容易形成腐蚀电偶,导致镁合金的耐腐性能很差,在潮湿的环境下很容易被腐蚀,这也是限制镁合金普遍应用的重要原因之一。例如,镁合金的半固态加工工艺过程简单不科学,导致镁合金的强度低、耐腐蚀性以及耐热性能差。因此,现有半固态压铸用镁合金及其制备方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上面描述的问题。本专利技术的目的是提供一种高强度镁合金及其制备方法。本专利技术提供一种高强度镁合金,所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al8.5~9.5%,Zn0.9~1.2%,Li0.3~0.5%,Ni0.1~0.3%,Sr0.05~0.1%,Re0.05~0.1%,其余为Mg和其它杂质元素。其中,所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al8.7~9.2%,Zn0.95~1.1%,Li0.35~0.45%,Ni0.15~0.25%,Sr0.06~0.08%,Re0.06~0.08%,其余为Mg和其它杂质元素。其中,所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al9.0%,Zn1.0%,Li0.40%,Ni0.20%,Sr0.07%,Re0.07%,其余为Mg和其它杂质元素。其中,其它杂质元素单个含量<0.01%,其它杂质元素总含量<0.05%。本专利技术还提供一种高强度镁合金制备方法,所述制备方法包括以下步骤:1S配料及熔炼:按组分配取原料铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源、镁源;于680~740℃加热熔化镁源,然后加入铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源搅拌熔化成镁合金液;2S半固态浆料制备:将步骤1S所得的镁合金液采用搅拌振动方法制备成温度为550~590℃的镁合金半固态浆料;3S压铸成型:将步骤2S所得的镁合金半固态浆料压铸成型,得半固态压铸镁合金,其中,压铸温度为200~250℃、压射速度为3.5~4.5m/s、压射比压为20~30MPa、增压压力为40~50MPa,保压时间为5~10s;4S组合热处理:将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在410~420℃固溶处理3~5h,水淬后,在175~185℃时效处理16~18h,随炉冷却后得高强度镁合金。其中,所述制备方法括还包括以下步骤:或2S半固态浆料制备:将步骤1S所得的镁合金液进行精炼除气除渣后,采用搅拌振动方法制备成温度为550~590℃的镁合金半固态浆料。其中,所述铝源为99.9%的铝锭,所述锌源为99.95%的锌锭,所述镁源为99.95%的镁锭,所述锂源为Mg-10Li合金,所述镍源为Mg-10Ni合金,所述锶源为Mg-5Sr合金,所述铼源为Mg-5Re合金。其中,在步骤2S中,所述搅拌振动方法包括机械搅拌、电磁搅拌或超声振动方法,其中,所述机械搅拌方法的搅拌速度为100~150转/分钟,搅拌时间为15~20s;所述电磁搅拌方法的搅拌频率为60~80赫兹,搅拌时间为5~10s;所述超声振动方法的振动频率为20~30赫兹,振动时间为10~15s。其中,在步骤3S中,压铸温度为220~240℃、压射速度为3.8~4.3m/s、压射比压为23~28MPa、增压压力为43~48MPa,保压时间为7~9s。其中,在步骤4S中,将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在412~418℃温度下固溶处理3.5~4.5h,水淬后,在178~183℃温度下时效处理16.5~17.5h。本专利技术的高强度镁合金由Al、Zn、Mg等元素组成,本专利技术在优化Al、Zn主合金元素的基础上,添加Li、Ni、Sr、Re多元微合金元素,并且控制这些元素以及杂质元素的含量,使其相互配合,通过弥散相强化、晶粒细化变质和晶粒球化,提高镁合金的强度、耐腐蚀和耐热性能,使镁合金具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能。根据本专利技术提供的高强度镁合金,主要的创新点是:第一,引入Li元素,Li元素在半固态压铸镁合金中的固溶度较高,通过固溶强化可以提高镁合金的高温强度和和抗高温蠕变性能;第二,引入Ni元素,Ni元素能够细化α-Mg晶粒,改善镁合金的组织成分均匀性,提高半固态压铸镁合金的流动性、强度和塑性;第三,引入Sr元素,Sr元素能够促进α-Mg晶粒的球化,显著提高镁合金半固态浆料的流动性和半固态压铸成形性能;第四,引入Re元素,Re元素能够细化变质Mg17Al12相和MgZn2相,使Mg17Al12相和MgZn2相的形态从粗大的块状转变为细小均匀的颗粒状,弥散分布于镁合金基体,显著提高半固态压铸镁合金的强度。第五,科学调控高强度镁合金中的Al,Zn,Li,Ni,Sr,Re等元素的含量,保证镁合金的最优性能。通过Al,Zn,Li,Ni,Sr,Re等元素的相互配合,制备得到具有高强、耐蚀、耐热性能以及具有优良的半固态压铸工艺性能的高强度镁合金。具体地,上述高强度镁合金的制备组分包括Al,Zn,Li,Ni,Sr,Re以及杂质元素等。该高强度镁合金的制备组分中,各组分的作用及含量说明如下:Al和Zn是半固态压铸高强度镁合金的主要合金元素,在镁合金中具有固溶强化作用,Al与Mg还可形成Mg17Al12相,Zn与Mg还可形成MgZn2相,提高镁合金的强度和压铸流动性。Al和Zn的含量越高,Mg17Al12相和MgZn2相的体积分数也越多,镁合金的强度越高,同时镁合金的共晶液相也越多,镁合本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高强度镁合金,其特征在于:所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al 8.5~9.5%,Zn 0.9~1.2%,Li 0.3~0.5%,Ni 0.1~0.3%,Sr 0.05~0.1%,Re 0.05~0.1%,其余为Mg和其它杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种高强度镁合金,其特征在于:所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al8.5~9.5%,Zn0.9~1.2%,Li0.3~0.5%,Ni0.1~0.3%,Sr0.05~0.1%,Re0.05~0.1%,其余为Mg和其它杂质元素。2.如权利要求1所述的高强度镁合金,其特征在于:所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al8.7~9.2%,Zn0.95~1.1%,Li0.35~0.45%,Ni0.15~0.25%,Sr0.06~0.08%,Re0.06~0.08%,其余为Mg和其它杂质元素。3.如权利要求1所述的高强度镁合金,其特征在于:所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得,所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成:Al9.0%,Zn1.0%,Li0.40%,Ni0.20%,Sr0.07%,Re0.07%,其余为Mg和其它杂质元素。4.如权利要求1所述的高强度镁合金,其特征在于:其它杂质元素单个含量<0.01%,其它杂质元素总含量<0.05%。5.一种如权利要求1所述的高强度镁合金制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:1S配料及熔炼:按组分配取原料铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源、镁源;于680~740℃加热熔化镁源,然后加入铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源搅拌熔化成镁合金液;2S半固态浆料制备:将步骤1S所得的镁合金液采用搅拌振动方法制备成温度为550~590℃的镁合金半固态浆料;3S压铸成型:将步骤2S所得的镁合金半固态浆料压铸成型,得半固态压铸镁合金,其中,压铸温度为200~250℃、压射速度为3.5~4.5m/s...

【专利技术属性】
技术研发人员:任怀德张莹李谷南王继成王顺成
申请(专利权)人:珠海市润星泰电器有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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