一种高强耐热稀土镁合金锭坯电磁半连续铸造制备方法，其特征在于步骤为：配料；熔炼；浇铸成型：采用配置有励磁线圈的结晶器，熔体流入结晶器内，施加特定频率与强度的低频电磁场；待结晶器内的金属液位达到距离结晶器顶部水平位置30~40mm的液面高度时，开动铸造机以恒定速度进行拉坯铸造，其中铸造速度为50~90mm/min；浇铸温度为740~750℃；所施加的低频电磁频率范围为1Hz-90Hz，强度为2000AT-40000AT。本发明专利技术可大幅降低锭坯凝固时的横向温度梯度，改变液穴形状，提高锭坯凝固的均匀性，降低锭坯铸造缺陷的尺寸效应，改善立式半连续铸造稀土镁合金大型锭坯的内部冶金质量和表面质量，可以获得无裂纹、表面平整光洁、成分稳定、宏观偏析显著减小、组织细小均匀的高质量稀土镁合金锭坯。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，其特征在于步骤为：配料；熔炼；浇铸成型：采用配置有励磁线圈的结晶器，熔体流入结晶器内，施加特定频率与强度的低频电磁场；待结晶器内的金属液位达到距离结晶器顶部水平位置30~40mm的液面高度时，开动铸造机以恒定速度进行拉坯铸造，其中铸造速度为50~90mm/min；浇铸温度为740~750℃；所施加的低频电磁频率范围为1Hz-90Hz，强度为2000AT-40000AT。本专利技术可大幅降低锭坯凝固时的横向温度梯度，改变液穴形状，提高锭坯凝固的均匀性，降低锭坯铸造缺陷的尺寸效应，改善立式半连续铸造稀土镁合金大型锭坯的内部冶金质量和表面质量，可以获得无裂纹、表面平整光洁、成分稳定、宏观偏析显著减小、组织细小均匀的高质量稀土镁合金锭坯。【专利说明】
本专利技术属于轻合金铸造
，涉及，特别是涉及Mg-Gd-Y-Zn系及Mg-Y-Zn系高强耐热稀土镁合金电磁半连续铸造锭坯的制备方法。
技术介绍
镁稀土合金具有良好的室温、高温机械性能和抗腐蚀性能，是应用前景十分良好的一类镁合金。稀土元素是改善镁合金室温和高温强度以及抗蠕变性能最关键的元素。其中Gd、Y是提高镁合金力学性能优良添加剂。Gd和Y具有较高的熔点，其原子半径与镁原子半径接近，在镁中的质量固溶度分别达到23.5%和12.6%，并且随着温度的降低而显著降低，在室温和高温下固溶强化和沉淀硬化效果显著。因此，在稀土镁合金的开发过程中，Gd和Y备受人们关注，特别是Gd和Y元素同时添加的Mg-Gd-Y合金被大量研究。Zn元素由于在Mg-RE合金中容易生成长程有序的LPSO强化相也逐渐成为研究的关注点。然而，尽管挤压态或者轧制态的Mg-Gd-Y-Zn或Mg-Y-Zn高强镁合金的性能已经达到或超过450MPa，但是针对此类合金铸锭制备的半连续铸造工艺的研究很少。而铸锭质量的好坏在很大程度上影响着最终变形后产品的质量。镁合金由于热容小、凝固区间大，容易产生裂纹、充填不均匀、偏析和组织粗大等铸造缺陷，且随着稀土含量的增加，偏析和组织不均匀性的问题更加严重，铸造残余应力也随之增大，开裂倾向也越加明显。所以，对于稀土含量较高的Mg-Gd-Y-Zn或者Mg-Y-Zn系合金，采用传统DC (Direct Chilling)铸造的方法生产无裂纹、表面平整光洁、组织细化且均匀、无明显溶质偏析的高质量锭坯难度非常大。为此有必要开发一种新型高质量稀土镁合金锭坯制备的新技术，并最终获得成分稳定、组织细小均匀且具有优良综合力学性能的高强耐热稀土镁合金锭坯。而施加低频电磁场是改变金属凝固行为的一种高效、经济且容易实现的方法。凝固时施加单一电磁场、脉冲电磁场、组合电磁场等均会对DC铸造过程中合金液的温度场、流场、浓度场以及`形核和长大等凝固行为均产生影响，达到组织均匀化、晶粒细化、宏观偏析得到抑制等效果，从而显著改善半连续铸造锭坯的冶金质量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，采用在镁合金的立式半连续铸造过程中施加低频电磁场或低频电磁振荡场，通过电磁场所产生的洛伦兹力实现结晶器内熔体凝固过程中的电磁搅拌作用，从而达到改善合金凝固组织，抑制宏观偏析，减少热烈倾向等目的。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为提供，其特征在于包括以下步骤:I)按照镁合金成分进行材料配比:镁合金为Mg-Gd-Y-Zn系镁合金或者Mg-Y-Zn系镁合金，材料选用纯Mg锭、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、纯Zn锭和Mg-Zr中间合金；2 )将配比好的材料进行熔炼；3)浇铸成型:采用配置有励磁线圈的结晶器，将结晶器及分流槽进行干燥和预热；将引锭头调整至预定位置后，根据不同的锭坯规格给定相应的冷却水量；熔体经过分流槽后均匀地流入结晶器内，施加特定频率与强度的低频电磁场；待结晶器内的金属液位达到距离结晶器顶部水平位置3(T40mm的液面高度时，开动铸造机以恒定速度进行拉坯铸造，其中铸造速度为5(T90mm/min ;浇铸温度为74(T750°C ;所施加的低频电磁频率范围为1Ηz-90Ηζ，强度为 2000AT-40000AT。作为优选，所述Mg-Gd-Y-Zn系镁合金的各元素的质量百分比为Gd:6-15%,Y:2-8%, Zn:0.5-2%，Zr:0.2-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素；所述Mg-Y-Zn系镁合金的各元素的质量百分比为Y: 6-12%，Zn: 5-8%，Zr:0.2-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素。作为改进，所述步骤2)的熔炼的具体步骤为:A、将坩埚预热至暗红色40(T500°C，在坩埚壁及底部撒上适当的熔剂，加入经过预热的Mg锭，升温熔化，然后在炉料上撒上熔剂；B、待熔化后的镁液升温至71(T730°C时加入Zn锭，待全部熔化后，搅拌5_10分钟；C、将上述合金液升温至76(T800°C加入中间合金；D、待全部熔化混合均匀后，在77(T790°C静置20~40分钟，然后降温至74(T750°C准备浇铸。 作为优选，所述熔剂的组分配比为:BaCl2l(T20%、KC150~60%、CaF2L 5~2.5%、CaCl226^30%,上述百分比为质量百分比。作为改进，所述步骤C中的中间合金的加入过程具体为:当制备Mg-Gd-Y-Zn系镁合金时，755~765°C分批加入Mg-Gd中间合金，边加边搅拌；于775~785°C分批加入Mg-Zr、Mg-Y中间合金，边加边搅拌，并在76(T780°C精炼5~15分钟；当制备Mg-Y-Zn系镁合金时，省去上述加入Mg-Gd中间合金的步骤,其余与Mg-Gd-Y-Zn系镁合金相同。再改进，所述结晶器为镶嵌有石墨环和保温帽的热顶式金属模，所述励磁线圈为广2组，励磁线圈的安装方式为:在所述结晶器的水套内部或外部或上部配置有一组通之以低频交流电的内置式或外置式励磁线圈，或者在结晶器水套内部或外部或上部配置有一组通之以低频交流电和一组通之以直流电的两组内置式或外置式励磁线圈。再优选，所述步骤3)中的冷却水量为:锭还规格Φ 80_150mm的冷却水量为65~75L/min ； Φ 160-250mm的冷却水量为105~115L/min ； Φ 260-350mm的冷却水量为135~145L/min。进一步优选，所述的步骤3)中的铸造速度为:锭坯规格Φ80-150πιπι的铸造速度为QOmm/mi η ； Φ 160_250mm 的铸造速度为 70mm/min ； Φ 260_350mm 的铸造速度为 50mm/min。最后，所述步骤3)的熔炼和步骤4)的铸造过程中均要采用SF6+Ar或SF6+C02混合气体进行保护。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:在镁合金的立式半连续铸造过程中施加低频电磁场或低频电磁振荡场，通过电磁场所产生的洛伦兹力实现结晶器内熔体凝固过程中的电磁搅拌作用，从而达到改善合金凝固组织，抑制宏观偏析，减少热烈倾向等目的。本专利技术可以大幅降低锭坯凝固时的横向温度梯度，改变液穴形状，提高锭坯凝固的均匀性，显著降低锭坯铸造缺陷的尺寸效应，极大改善立式半连续铸造稀土镁合金大型锭坯的内部冶金质量和表面质量，可以获得无裂纹、表面平整光洁、成分稳定、宏观偏析显著减小、组织细小均匀的高质量稀土镁合金锭坯。本专利技术对于枝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强耐热稀土镁合金锭坯电磁半连续铸造制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）按照镁合金成分进行材料配比：镁合金为Mg‑Gd‑Y‑Zn系镁合金或者Mg‑Y‑Zn系镁合金，材料选用纯Mg锭、Mg‑Gd中间合金、Mg‑Y中间合金、纯Zn锭和Mg‑Zr中间合金；2）将配比好的材料进行熔炼；3）浇铸成型：采用配置有励磁线圈的结晶器，将结晶器及分流槽进行干燥和预热；将引锭头调整至预定位置后，根据不同的锭坯规格给定相应的冷却水量；熔体经过分流槽后均匀地流入结晶器内，施加特定频率与强度的低频电磁场；待结晶器内的金属液位达到距离结晶器顶部水平位置30~40mm的液面高度时，开动铸造机以恒定速度进行拉坯铸造，其中铸造速度为50~90mm/min；浇铸温度为740~750℃；所施加的低频电磁频率范围为1Hz‑90Hz，强度为2000AT‑40000AT。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀荣，邵志文，徐永东，王军，王荣，聂景江，陈大辉，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。