一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种抗蠕变铸造镁合金的制备方法，该抗蠕变铸造镁合金是在AZ91D镁合金熔液中添加Mg‑Sb中间合金，经压铸而成，其中，以Mg‑Sb中间合金中的Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%为标准来加入Mg‑Sb中间合金。该方法包括下述过程：第一步，熔铸Mg‑Sb中间合金锭坯；第二步，将Mg‑Sb中间合金锭坯挤压成线材或棒材；第三步，将传统的AZ91D镁合金熔化，再将Mg‑Sb中间合金加入AZ91D镁合金熔液中，压铸成抗蠕变铸造镁合金。该镁合金在135℃～175℃的抗蠕变性能大幅度提高，可压铸成为自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳甚至发动机缸体等重要部件上，且成本低。

A creep resistant cast magnesium alloy and its preparation method

The invention provides a preparation method of creep resistant magnesium alloy, the creep resistance of magnesium alloy is added Mg Sb master alloy on AZ91D magnesium alloy melt in the die casting, which, in addition Mg Sb master alloy Sb for AZ91D magnesium alloy weight 0.1 ~ 3% as a standard to join the Mg Sb intermediate alloy. The method comprises the following steps: first, casting Mg Sb intermediate alloy ingot; the second step, the Mg Sb intermediate alloy ingot extruded into wire or rod; the third step, the AZ91D magnesium alloy melting traditional, then Mg Sb intermediate alloy with AZ91D magnesium alloy melt, cast into resistance creep cast magnesium alloy. The creep resistance of the magnesium alloy at 135 to 175 degrees can be greatly improved. It can be cast into an important part such as automatic transmission, crankcase, gear chamber cover, oil pan and even engine block and so on, and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法
本专利技术属于工业用镁合金的范畴，具体涉及一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金由于具有较小的密度（是实用结构金属中密度最小的一种）使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。AZ91D镁合金是目前应用最广泛、生产及使用量也最大的镁合金。该镁合金的突出特点是具有优异的压铸工艺性能、较高的综合力学性能并且成本较低，这是该合金获得广泛应用的主要原因。但是该合金都具有一个缺点，就是在120℃以上温度的屈服强度显著下降、抗蠕变性能特别低，制约着镁合金在自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳甚至发动机缸体等汽车重要部件上的应用。
技术实现思路
基于以上现有技术，本专利技术的目的在于提供一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法，该抗蠕变铸造镁合金成本比AZ91D镁合金仅有少量增加、压铸工艺性能基本保持不降低，在135℃～200℃的屈服强度、抗蠕变性能显著提高，可压铸成为高品质自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳甚至发动机缸体等重要部件。本专利技术还提供了一种抗蠕变铸造镁合金中所添加的Mg-Sb中间合金。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种抗蠕变铸造镁合金，所述抗蠕变铸造镁合金是在AZ91D镁合金熔液中添加Mg-Sb中间合金，经压铸而成，其中，Mg-Sb中间合金中Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%。本专利技术还提供一种制造抗蠕变铸造镁合金的方法，包括以下步骤：步骤1、熔铸Mg-Sb中间合金锭坯；步骤2、将步骤1中得到的Mg-Sb中间合金锭坯挤压成线材或棒材；步骤3、将传统AZ91D镁合金熔化，将步骤2中得到的Mg-Sb中间合金线材或棒材切成段，预热到120～360℃，然后按Mg-Sb中间合金中的Sb的量占AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%的比例加入到AZ91D镁合金熔液中，混合后压铸得到抗蠕变铸造镁合金。在本专利技术的制备抗蠕变铸造镁合金的方法中，在所述的步骤3中，所述的将Mg-Sb中间合金的线材或棒材切成段的步骤，是根据压铸零件对镁合金抗蠕变性能的要求，选用需要添加的合金元素Sb量、Mg-Sb中间合金中Sb的含量、以及中间合金线材或棒材的直径，并根据进行重熔铸锭的传统AZ91D镁合金的重量规格、抗蠕变镁合金需要添加的合金元素Sb量、Mg-Sb中间合金中Sb的含量、以及中间合金线材或棒材的直径，将中间合金线材或棒材定尺切成段，其中，每段中间合金线材或棒材中的Sb的含量为每块传统AZ91D镁合金的中的Sb的加入的重量。作为优化，所述的步骤1采用的具体工艺如下：（1）、将纯Mg和纯Sb按步骤1中Mg-Sb中间合金中各成份的重量百分比进行备料；（2）、将预热炉升温到160～660℃，将熔化炉升温到500～800℃进行预热，并向熔化炉通入保护气体；（3）、在预热炉中，将纯Mg预热到100～600℃，将纯Sb预热到120～360℃；（4）、将步骤（3）中预热后纯Mg的5～50wt%加入到预热后的熔化炉中，使其在保护气体的保护下或者覆盖剂的保护下完全熔化成为熔液，然后将剩余的纯Mg分批加入到熔化炉中，每批加入量以前一批纯Mg完全熔化并淹没在熔液中为准，如此重复进行，直至全部纯Mg完全熔化，清除表面浮渣后得到镁熔液，之后将镁熔液的温度控制在680～830℃；（5）、将预热后的纯Sb置于加料筐中一起浸入步骤（4）中的镁熔液中，控制温度为700～830℃，待纯Sb完全熔解后得到镁合金熔液，接着采用镁合金精炼剂对镁合金熔液进行搅拌精炼，再在720～800℃下保温10～60分钟，清除表面浮渣后得到Mg-Sb中间合金熔液，其中，加料筐为由低碳钢或高铬钢制成的5～20目筛；（6）、将步骤（5）中Mg-Sb中间合金熔液浇注到经100～250℃预热后的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成Mg-Sb中间合金锭坯，或者将Mg-Sb中间合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造成Mg-Sb中间合金锭坯。本专利技术采用的传统AZ91D镁合金，其名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.2。上述步骤（5）中加料筐采用由低碳钢或高铬钢制成的5～20目筛，便于Sb的熔解和扩散；作为优化，所述的步骤3中采用的压铸机与步骤1中采用的熔化炉是配套的。作为优化，所述的步骤2采用的具体工艺为：采用车床加工将步骤1中得到的Mg-Sb中间合金锭坯进行车光，然后采用加热炉将车光后的Mg-Sb中间合金锭坯加热到400～500℃，保温5～16小时，之后采用挤压机挤压成线材或棒材，其中，车光后锭坯直径比挤压筒内径小1～10mm，锭坯长度为其直径的1.5～3.5倍，其挤压比大于10，挤压机中挤压筒温度为350～460℃，挤压杆前进速度为0.1～2mm/s。在步骤2中对Mg-Sb中间合金锭坯进行车光后进行挤压，在车光过程中，根据需要制备的中间合金线材或棒材的直径，确定挤压用锭坯的直径，锭坯直径的确定原则是保证挤压比大于10，且锭坯中Sb的含量越高，采用的挤压比越大。作为优化，所述Mg-Sb中间合金锭坯中含Sb20～50wt%，余量为Mg。作为优化，所述步骤2中将Mg-Sb中间合金锭坯挤压成规格为Φ10～50mm的线材或棒材。有益效果本专利技术提供的低成本抗蠕变铸造镁合金采用目前应用最广泛、生产及使用量也最大的镁合金AZ91D镁合金为基本合金，采取在压铸生产时，向AZ91D镁合金熔液中添加适量的Mg-Sb中间合金，其中Mg-Sb中间合金是采取熔铸-挤压方法制备的。采用本专利技术制得的抗蠕变铸造镁合金，其成本比AZ91D镁合金有5%～8%的增加，压铸工艺性能基本与现有AZ91D镁合金相当，满足压铸工艺要求，而本专利技术制得的抗蠕变铸造镁合金与现有AZ91D镁合金相比，其在135℃～175℃的屈服强度、抗蠕变性能大幅度提高，比如采用Mg-Sb中间合金中Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的3%制得的抗蠕变铸造镁合金，其在180℃、100小时持久载荷作用下产生0.1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由现有AZ91D镁合金的7～9MPa，提高到25～30MPa，可应用于压铸自动变速箱壳体、大功率发动机油底壳等重要部件。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例提供一种AZ91D＋0.1%Sb抗蠕变铸造镁合金，其制备包括以下步骤：步骤1、熔铸Mg-Sb中间合金锭坯，其中含Sb20wt%，余量为Mg，其具体工艺如下：（1）、将纯Mg和纯Sb按步骤1中Mg-Sb中间合金中各成份的重量百分比进行备料；（2）、将预热炉升温到160～660℃，将熔化炉升温到500～800℃进行预热，并向熔化炉通入保护气体；（3）、在预热炉中，将纯Mg预热到100～600℃，将纯Sb预热到120～360℃；（4）、将步骤（3）中预热后纯Mg的5～50wt%加入到预热后的熔化炉中，使其在保护气体的保护下或者覆盖剂的保护下完全熔化成为熔液，然后将剩余的纯Mg分批加入到熔化炉中，每批加入量以前一批纯Mg完全熔化并淹没在熔液中为准，如此重复进行，直至全部纯Mg完全熔化，清除表面浮渣后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗蠕变铸造镁合金，其特征在于，所述抗蠕变铸造镁合金是在AZ91D镁合金熔液中添加Mg‑Sb中间合金，经压铸而成，其中，Mg‑Sb中间合金中Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%。

【技术特征摘要】
1.一种抗蠕变铸造镁合金，其特征在于，所述抗蠕变铸造镁合金是在AZ91D镁合金熔液中添加Mg-Sb中间合金，经压铸而成，其中，Mg-Sb中间合金中Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%。2.一种制造权利要求1所述抗蠕变铸造镁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、熔铸Mg-Sb中间合金锭坯；步骤2、将步骤1中得到的Mg-Sb中间合金锭坯挤压成线材或棒材；步骤3、将传统AZ91D镁合金熔化，将步骤2中得到的Mg-Sb中间合金线材或棒材切成段，预热到120～360℃，然后按Mg-Sb中间合金中的Sb的量占AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%的比例加入到AZ91D镁合金熔液中，混合后压铸得到抗蠕变铸造镁合金。3.根据权利要求2所述的制备抗蠕变铸造镁合金的方法，其特征在于，所述的步骤1采用的具体工艺如下：（1）、将纯Mg和纯Sb按步骤1中Mg-Sb中间合金中各成份的重量百分比进行备料；（2）、将预热炉升温到160～660℃，将熔化炉升温到500～800℃进行预热，并向熔化炉通入保护气体；（3）、在预热炉中，将纯Mg预热到100～600℃，将纯Sb预热到120～360℃；（4）、将步骤（3）中预热后纯Mg的5～50wt%加入到预热后的熔化炉中，使其在保护气体的保护下或者覆盖剂的保护下完全熔化成为熔液，然后将剩余的纯Mg分批加入到熔化炉中，每批加入量以前一批纯Mg完全熔化并淹没在熔液中为准，如此重复进行，直至全部纯Mg完全熔化，清除表面浮渣后得到镁熔液，之后将镁熔液的温度控制在680～830℃；（5）、将预热后的纯Sb置于加料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎，刘小稻，滕航，房荣胜，李兴刚，李永军，马鸣龙，石国梁，袁家伟，
申请(专利权)人：南京云海特种金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32