一种镁合金熔体精炼方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金熔体精炼方法，属于合金熔体处理技术领域。所述方法包括镁合金坯料进行熔化；通有惰性气体的中空工具头插入到保温容器内的镁合金熔体中；启动高强声空化系统对合金熔体进行处理等步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料及冶金
，具体涉及。
技术介绍
镁合金由于具有密度小、比强度和比刚度高，良好的减震性能、散热性能、阻尼性能、电磁屏蔽能力和充型流动性以及易于回收再利用等一系列优点而在汽车、通讯设备和电子行业中具有广泛的应用前景。但是由于镁合金化学性质及其活泼，镁与氧的亲和力大大高于铝与氧的亲和力，在镁合金熔炼过程中极易与氧、氮、水蒸气发生化学反应，产生大量的夹杂物，镁熔炼时夹杂物的含量高达铝合金的约20倍以上。另外，由于氢在镁合金熔体中有很大的溶解度，氢在镁熔体中的溶解度比在铝熔体中大两个数量级，而且其凝固过程中氢的溶解度变化巨大。另外，与铝合金中氢为游离状态不同，镁合金中氢与基体还存在MgH2化合物。正是由于镁合金熔炼时熔体中夹杂物和氢含量较高这一特点不仅使镁合金凝固后组织疏松严重，而且严重影响了镁合金的力学性能、塑性变形能力和耐蚀性能，大大降低了成材率。因此，镁合金熔炼过程中必须采取有效措施控制熔体品质才能进而提高产品质量。由于镁合金 熔体中夹杂物密度与镁熔体密度相当，夹杂物大多悬浮在镁熔体中，去除其夹杂非常困难。另外，镁合金中氢含量远远大于在其他金属熔体的含量。因此，镁合金熔体中夹杂物和氢去除难度比钢铁、铝等其他金属熔体大的多。目前，工业上熔炼镁合金时主要采用熔剂精炼法、过滤器过滤法和吹气体法等处理手段来实现净化，但基本都是手工或利用简单工具进行操作，这样采用熔剂精炼时使用的熔剂量比较大，污染也比较大，易产生熔剂夹杂；采用吹气法时气体使用量较大成本高。吹气法生成的气泡尺寸较大，上浮速度也较快，需要较长的除气时间，在熔体中各个区域分布也不均匀且不能与全部熔体充分接触，除气效率低；采用过滤法时过滤器易于与化学性质活泼的镁熔体发生反应，不能长时间使用。因此，基于上述状况，有必要开发一种高效的镁合金熔体复合净化方法来大幅度提高镁合金熔体的质量。
技术实现思路
针对现有方法存在的问题，本专利技术提供，该方法简单，操作容易，精炼效率高，精炼时间短，污染小，可同时实现镁合金熔炼与除渣除气。为了达到上述目的，本专利技术提供的，其主要包括以下步骤:(I)将放入保温容器中的镁合金坯料进行熔化，熔化后在一定的温度下静置；(2)将预热到与熔体温度相当的通有设定好流量和压力惰性气体的中空工具头插入到保温容器内的镁合金熔体中；(3)调整好气体流量和压力后启动熔剂定量供应系统，快速调节熔剂定量给定控制装置；(4)启动高强声空化系统，设定声空化频率和功率，将该系统调制谐振状态对合金熔体进行一段时间处理；(5)镁合金熔体处理结束后先关闭高强声空化系统再关闭熔剂定量供应系统，之后快速将插入熔体中的中空工具头移出，最后关闭惰性气体供应系统。所述的，其中合金熔化后静置温度为合金液相线以上50 ~100。。。所述的，其中插入到保温容器熔体中的中空工具杆端面距保温容器底部距离为30~500mm。所述的，其中通入熔体中的惰性气体为氩气或不与镁熔体反应的气体，气体压力为0.02~0.8MPa，流量为0.01~5.0L/min。所述的，其中通入熔剂量为10~3000g/min。所述的，其中高强声空化频率为15~50kHz，功率为0.1 ~IOkff0所述的，其中精炼处理时间为IOs~50min。所述的，其中熔体处理结束后应先停声空化系统和熔剂供应系统，再把工具杆从熔体中提出，最后关闭惰性气体供应装置。利用本申请所述的方法时，本专利技术还提供了一种镁合金熔体精炼装置，包括高强声空化系统、熔剂定量供应系统、惰性气体供应系统和熔体保温系统四部分组成。所述高强声空化系统由高强声空化发生器7、高强声空化换能器、中空工具杆6、工具头22组成。高强声空化发生器7通过电线8与由线圈3和磁致伸缩体9组成的高强声空化换能器连接，高强声空化换能器外部安装一个冷却高强声空化换能器的水箱23，水箱上有一进水管11和出水管13，高强声空化换能器与中空工具杆6相连，中空工具杆6下部连接工具头22，在处理熔体时安装工具头22的中空工具杆6需要插入保温容器24里的金属熔体25中；熔剂定量供应系统包括装有熔剂14的具有防潮功能的漏斗形熔剂储存器(10)和其下方 连接的熔剂定量给定控制装置12，其中熔剂定量给定控制装置12须连接到中空工具杆6与供气系统相连接的管道26上；惰性气体供应系统包括惰性气体发生装置20、减压阀19、装有干燥剂17的惰性气体干燥装置16和控制气体流量的流量计15，相关装置需要管道进行连接；熔体保温系统包括测温电偶5、保温容器24、加热体21和温控柜1，其中温控柜I用电缆2与测温电偶5和加热体21连接，保温容器24在使用时需要经通气管道4通入保护气体。所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中高强声空化换能器的线圈由耐水耐热耐电压薄膜缠绕铜线制成。所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中磁致伸缩体由镍薄板或高磁致伸缩材料制成。所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中的中空工具杆内中空管道直径Φ2πιπι~Φ20πιιηο所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中的中空工具杆下部连接工具头时中空工具杆下端面与工具头上端面须紧密接触。所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中工具头下端壁上开直径Φ0.5mm~Φ8πιπι的孔洞，壁上孔洞数量为10~300个；工具头端面上出气孔直径Φ0.5mm~Φ5πιπι，数量为I~50个；工具头(6)直径为Φ 20mm~Φ 250mm。所述的一种镁合金熔体精炼装置，其中高强声空化换能器外部安装一个冷却高强声空化换能器的水箱，水箱中水温须保持在5~40°C之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:(I)本专利技术的镁合金熔体精炼方法与其他方法相比，高强声空化系统在熔体中的空化效应可以使通入合金熔体中的惰性气体与溶剂混合体变得弥散细小，在声流和气流的组合作用下使弥散细小惰性气体与溶剂混合体通过工具头壁上的孔快速喷出，有效保证全部熔体与其充分混合接触，有利于实现熔体的充分精炼。(2)本专利技术方法的高强声空化系统在熔体中产生的空化效应可以使通入合金熔体中的惰性气体与溶剂混合体变得弥散细小，这样与其他方法相比，在相同溶剂使用量和气体使用量的情况下，接触面积和扩散面积均显著增大；另外，空化效应使通入合金熔体中的惰性气体与溶剂混合体变得弥散细小，也使其在熔体中的运动速度大大降低，也就是在熔体中的停留时间变长。因此，基于这两点该方法可以大大提高镁合金熔体的精炼效率。(3)本专利技术方法在工作时形成的弥散细小惰性气泡与溶剂混合体分散缓慢上浮，可保持液面平稳不翻滚，有效避免了熔体表面的卷渣卷气；另外，均匀上浮惰性气体在液面形成保护层，有效防止液面氧化燃烧。(4)本专利技术方法简单，操作容易，大大提高了熔剂和气体使用效率，减少了熔剂和气体使用量，污染小， 成本低，是镁合金熔体净化的理想装置。(5)通过本专利技术方法制备得到的镁合金具有优异的屈服强度、抗拉强度和伸长率。【附图说明】图1为采用本专利技术精炼方法装置的示意图。【具体实施方式】下面通过实施例进一步说明本专利技术。应该理解的是，本专利技术的实施例是用于说明本专利技术而不是对本专利技术的限制。根据本专利技术的实质对本专利技术进行的简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。实施例1:将5kg普通商购AZ91镁合金放入保温容器进行熔化，熔化后在678°C下保温静本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金熔体精炼方法，其特征在于：所述制备方法包括下述步骤：(1)将放入保温容器中的镁合金坯料进行熔化，熔化后在一定的温度下静置；(2)将预热到与熔体温度相当的通有设定好流量和压力惰性气体的中空工具头插入到保温容器内的镁合金熔体中；(3)调整好气体流量和压力后启动熔剂定量供应系统，快速调节熔剂定量给定控制装置；(4)启动高强声空化系统，设定声空化频率和功率，将该系统调制谐振状态对合金熔体进行一段时间处理；(5)镁合金熔体处理结束后先关闭高强声空化系统再关闭熔剂定量供应系统，之后快速将插入熔体中的中空工具头移出，最后关闭惰性气体供应系统。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金熔体精炼方法，其特征在于:所述制备方法包括下述步骤: (1)将放入保温容器中的镁合金坯料进行熔化，熔化后在一定的温度下静置； (2)将预热到与熔体温度相当的通有设定好流量和压力惰性气体的中空工具头插入到保温容器内的镁合金熔体中； (3)调整好气体流量和压力后启动熔剂定量供应系统，快速调节熔剂定量给定控制装置； (4)启动高强声空化系统，设定声空化频率和功率，将该系统调制谐振状态对合金熔体进行一段时间处理； (5)镁合金熔体处理结束后先关闭高强声空化系统再关闭熔剂定量供应系统，之后快速将插入熔体中的中空工具头移出，最后关闭惰性气体供应系统。2.根据权利要求1所述的镁合金熔体精炼方法，其特征在于所述的合金熔化后静置温度为合金液相线以上50~100°C ;所述的插入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，乐启炽，宝磊，崔建忠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21