一种低成本高强度高韧性镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于镁合金材料领域，特点是一种低成本高强度高韧性的镁合金，其原料组分及质量百分比含量为：铝8%‑10.1%；锌0.2%‑2%；锰0.1%‑0.6%；钙0.5%‑2.2%；锡0.65%‑1.9%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质；制备方法包括：先熔化镁、铝和锌，然后加入锰、锡和钙，中间进行搅拌、排气、精炼、除渣等操作，在合适的温度进行半连续铸造。对获得的铸锭进行均质化处理，最后通过挤压获得相应的镁合金型材。本发明专利技术公开的镁合金特点在于不含稀土元素，能够有效降低成本。通过控制各添加元素的含量、调整制备过程工艺，能够获得高强度高韧性的变形镁合金，具有十分广泛的应用前景。

A Low Cost, High Strength and High Toughness Magnesium Alloy and Its Preparation Method

The invention belongs to the field of magnesium alloy materials, and is characterized by low cost, high strength and high toughness of magnesium alloys. Its raw material composition and mass percentage content are: aluminium 8%10.1%; zinc 0.2%2%; manganese 0.1%0.6%; calcium 0.5%2.2%; tin 0.65%1.9%; the rest are industrial pure magnesium and unavoidable impurities; The preparation methods include: melting magnesium, aluminium and zinc first, then adding manganese, tin and calcium. In the middle, stirring, exhaust, refining, slag removal and other operations are carried out, and semi-continuous casting is carried out at the appropriate temperature. The obtained ingot was homogenized and the corresponding magnesium alloy profile was obtained by extrusion. The magnesium alloy disclosed by the invention is characterized in that it does not contain rare earth elements and can effectively reduce the cost. The wrought magnesium alloys with high strength and toughness can be obtained by controlling the content of each additive element and adjusting the preparation process, which has a very wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高强度高韧性镁合金及其制备方法
本专利技术属于镁合金材料领域，具体涉及一种低成本高强度高韧性的镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金是工程应用领域最轻的结构金属材料，具有比强度、比刚度高，电磁屏蔽性能优良，铸造成型性好，易回收等优点，广泛应用在3C产品，航空航天、汽车制造等领域。随着节能减排，轻量化的需求越来越高，镁合金越来越成为研究的热点。但是镁合金的室温及高温力学性能较差，这限制了其大规模的应用。目前经常采用的提高镁合金性能的方法是添加稀土元素，例如Gd、Y、Er等，开发了一系列含稀土的镁合金。稀土元素具有特殊的化学和物理性能，其在镁中有较大的固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用，可以有效改善合金组织和微观结构，提高合金室温/高温力学性能，以及耐蚀性和耐热性。但是由于稀土元素价格昂贵，导致合金生产成本较高，所以其主要应用于航空航天、导弹等军工领域，在民用领域的应用受到限制。因此，开发不含稀土的低成本高性能镁合金对拓宽镁合金的应用领域具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种低成本的高强度高韧性的镁合金及其制备方法；通过控制各添加元素的含量以及制备过程工艺，能够获得高强度高韧性的镁合金；本专利技术不添加稀土元素，降低了原料成本。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种低成本高强度高韧性的镁合金，其原料组分按照质量百分比为：铝8-10.1%；锌0.2-2%；锰0.1-0.6%；钙0.5-2.2%；锡0.65-1.9%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质。进一步地，所述镁合金的原料组分按照质量百分比为：铝8-9%；锌0.5-6%；锰0.2-0.4%；钙0.5-1.5%；锡0.7-1.8%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质。进一步地，所述镁合金的制备方法包括如下步骤：先熔化镁、铝和锌，然后加入锰、锡和钙，中间进行搅拌、排气、精炼、除渣，进行半连续铸造，对获得的铸锭进行均质化处理，最后通过挤压获得相应的镁合金型材。进一步地，所述镁合金的制备方法包括如下步骤：按照组分配比称取原料，将镁锭、铝锭和锌锭在700-710℃之间进行熔炼，利用2#熔剂精炼10分钟，740℃时加入氯化锰精炼10分钟，同时通入氩气，除渣，撒液面覆盖剂，在630-650℃下静置1.5小时；温度700-740℃时，坩埚加盖，通入保护气体，加入预热0.5-1分钟的锡锭，然后加入预热1-2分钟的金属钙，搅拌3分钟，充气精炼5分钟，加覆盖剂，静置20分钟；待温度降到670-690℃时，进行半连续铸造；对所得铸锭进行均质化处理，设定温度100℃，升温到后保温30分钟，调整设定温度200℃，升温到后保温30分钟，调整设定温度300℃，升温到后保温30分钟，调整设定温度410℃，升温到后保温30小时，冷却至室温，车削外表面至合适尺寸；然后在275±6℃下预热1.5小时，挤压筒温度设置275℃，保温1小时，模具设置温度275℃，保温0.2小时，安装模具，开始挤压，挤压速度0.55-0.7m/min，挤压比6-15。进一步地，所述镁合金的制备方法包括如下步骤：步骤1）按照质量百分比取各原料备用；步骤2）将镁锭、铝锭和锌锭在700-710℃之间进行熔炼，利用2#熔剂精炼10分钟；然后升温至740℃，加入氯化锰，并通入氩气，精炼10分钟，除渣，加覆盖剂，降温至640℃，静置1.5小时；步骤3）升温至720℃时，坩埚加盖，通入保护气体，加入预热1分钟的锡锭，然后加入预热1.5分钟的金属钙，搅拌3分钟，精炼5分钟，加覆盖剂，静置20分钟；待温度降到680℃时，进行半连续铸造，得到铸锭；步骤4）对步骤3）所得铸锭进行均质化处理：设定温度100℃，升温到100℃，保温30分钟；调整设定温度200℃，升温到200℃，保温30分钟；调整设定温度300℃，升温到300℃，保温30分钟；调整设定温度410℃，升温到410℃，保温30小时，冷却至室温，车削外表面至合适尺寸；步骤5）将步骤4）经过均质化处理后的铸锭在275℃预热1.5小时；挤压筒温度设置275℃，保温1小时，模具设置温度275℃，保温0.2小时；安装模具，开始挤压，挤压速度0.6m/min，挤压比9，制得镁合金。与现有技术中普通的镁合金相比，本专利技术取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：本专利技术通过添加多种元素改善变形镁合金显微组织，进而提高其综合性能。锌元素与镁形成杆状的MgZn2相，能够起到沉淀强化的作用，抑制孪生变形，提高合金在室温下的强度。此外，锌也能减轻铁、镍存在而引起的腐蚀。锰元素的添加可以除去熔炼过程中的铁、硅等有害杂质，从而提高镁合金的耐蚀性。锡的添加能够改善合金的塑性，降低合金在热加工过程中产生裂纹的倾向，并且起到固溶强化作用。钙的添加能减轻金属熔体和铸件热处理过程中的氧化，提高铸态合金纯净度，细化晶粒，提高合金抗蠕变能力。铝在合金中可以起到固溶强化作用，以及Mg17Al12第二相强化的作用。为了获得更好的强度和韧性，将其控制在8%以上。本专利技术公开的镁合金不含稀土元素，制备工艺简单，过程可控，能够在明显提升镁合金综合性能的前提下有效降低成本。可以通过调整不同的元素含量制备不同性能的镁合金。其抗拉强度在340-400MPa之间，屈服强度260-310MPa之间，延伸率在10.2%-18%之间。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1一种低成本高强度高韧性的镁合金，其按照如下工艺制备而得：1）按照组分配比称取原料：铝9%；锌0.5%；锰0.32%；钙0.5%；锡0.7%；其余为工业纯镁。2）将镁锭、铝锭和锌锭在700-710℃之间进行熔炼，利用2#熔剂精炼10分钟。740℃时加入氯化锰精炼10分钟，通入氩气10分钟，加入六氯乙烷。除渣，撒液面覆盖剂，在640℃下静置1.5小时。3）温度720℃时，坩埚加盖，通入保护气体，加入预热1分钟的锡锭，然后加入预热1.5分钟的金属钙。搅拌3分钟，充气精炼5分钟，加覆盖剂，静置20分钟。温度降到680℃时，进行半连续铸造。4）对步骤3）所得铸锭进行均质化处理。设定温度100℃，升温到后保温30分钟。调整设定温度200℃，升温到后保温30分钟。调整设定温度300℃，升温到后保温30分钟。调整设定温度410℃，升温到后保温30小时，冷却至室温，车削外表面至合适尺寸。5）将步骤4）经过均质化处理后的铸锭在275℃下预热1.5小时，挤压筒温度设置275℃，保温1小时，模具设置温度275℃，保温0.2小时。安装模具，开始挤压，挤压速度0.6m/min，挤压比9。实施例2一种低成本高强度高韧性的镁合金，其按照如下工艺制备而得：1）按照组分配比称取原料：铝8.2%；锌0.5%；锰0.26%；钙1.5%；锡1.8%；其余为工业纯镁。2）将镁锭、铝锭和锌锭在700-710℃之间进行熔炼，利用2#熔剂精炼10分钟。740℃时加入氯化锰精炼10分钟，通入氩气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本高强度高韧性的镁合金，其原料组分按照质量百分比为：铝8‑10.1%；锌0.2‑2%；锰0.1‑0.6%；钙0.5‑2.2%；锡0.65‑1.9%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低成本高强度高韧性的镁合金，其原料组分按照质量百分比为：铝8-10.1%；锌0.2-2%；锰0.1-0.6%；钙0.5-2.2%；锡0.65-1.9%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金的原料组分按照质量百分比为：铝8-9%；锌0.5-6%；锰0.2-0.4%；钙0.5-1.5%；锡0.7-1.8%；其余为工业纯镁和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金的制备方法包括如下步骤：先熔化镁、铝和锌，然后加入锰、锡和钙，中间进行搅拌、排气、精炼、除渣，进行半连续铸造，对获得的铸锭进行均质化处理，最后通过挤压获得相应的镁合金型材。4.根据权利要求1或2所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金的制备方法包括如下步骤：按照组分配比称取原料，将镁锭、铝锭和锌锭在700-710℃之间进行熔炼，利用2#熔剂精炼10分钟，740℃时加入氯化锰精炼10分钟，同时通入氩气，除渣，撒液面覆盖剂，在630-650℃下静置1.5小时；温度700-740℃时，坩埚加盖，通入保护气体，加入预热0.5-1分钟的锡锭，然后加入预热1-2分钟的金属钙，搅拌3分钟，充气精炼5分钟，加覆盖剂，静置20分钟；待温度降到670-690℃时，进行半连续铸造；对所得铸锭进行均质化处理，设定温度100℃，升温到后保温30分钟，调整设定温度200℃，升温到后保温3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光政，王绍著，张绎晴，王前进，孙芯芯，王晓虎，蒋孝平，吴永霞，王飞，杨永强，
申请(专利权)人：山东银光钰源轻金属精密成型有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37