一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺制造技术

本发明专利技术提供一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺，该合金中Ａｌ：１～６Ｗｔ％，Ｚｎ：０．６～２Ｗｔ％，Ｃｅ：０．１～２Ｗｔ％，Ｆｅ：≤０．０１０Ｗｔ％，Ｎｉ：＜０．００１Ｗｔ％；其制法为：先将纯镁放入坩埚熔炼炉里，升温至７００～７５０℃，再依次放入铝锭及锌锭，在６９０～７４０℃加入稀土镁铈中间合金，搅拌并静置１０～４０分钟，然后在６８０～７４０℃进行浇注，获得铸锭；整个熔炼过程，采用ＳＦ↓［６］、ＣＯ↓［２］及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。本发明专利技术工艺过程简便易行，在熔炼过程中添加稀土元素Ｃｅ，采用最佳的熔炼参数，有效细化镁铝合金铸态晶粒；生产出质量优良、杂质含量低、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镁铝合金，尤其涉及一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺，属于有色金属

技术介绍
镁合金具有比重轻、比强度高、阻尼性高、电磁屏蔽性能佳及可回收性好的特点，因而被广泛应用于航天、航空、通讯、交通、汽车、机械等领域。由于镁合金室温变形困难，其变形加工常需在200～500℃，目前镁合金制品通常采用压铸的方式获得，但变形镁合金比压铸镁合金具有更优良的力学性能。通过细化镁合金铸态晶粒的方式，能够提高镁合金的变形性能。一般镁合金铸态组织的细化方法有①过热法，此种方法能源消耗较大，且对熔炼坩锅损耗大；②碳变质法，工业中常用方法；③添加合金元素法，比如添加Zr、Sr、稀土元素，但Zr元素一般对Mg-Zn系镁合金有较好的细化效果，而对镁铝系镁合金没有细化效果。现有技术不添加稀土元素材料的铸态固溶组织照片，如图1所示。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺，在熔炼过程中添加稀土元素Ce，采用最佳的熔炼参数，有效细化镁铝合金铸态晶粒。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现一种含稀土镁铝合金，其特征在于其成分的质量百分含量如下——Al1～6Wt％，Zn0.6～2Wt％， Ce0.1～2Wt％，Fe≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，该镁铝合金其余组分为Mg和其它杂质。进一步地，上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，其特征在于先将纯镁放入坩锅熔炼炉里，升温至700～750℃，再依次放入铝锭及锌锭，在690～740℃加入稀土铈，搅拌并静置10～40分钟，然后在680～740℃进行浇注，获得铸锭。更进一步地，上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，整个熔炼过程，采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。再进一步地，上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，所述稀土铈以镁铈中间合金的形式加入。本专利技术技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在(1)本专利技术在熔炼过程中添加稀土元素Ce，不仅能够细化合金的铸态组织，还能提高材料的综合性能，比如耐热性能，显著提高材料的综合力学性能；(2)采用最佳的熔炼参数，使用SF6保护整个熔炼过程，避免合金元素及稀土元素的烧损；(3)本专利技术工艺过程简便易行，能生产出化学成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。附图说明图1现有技术不添加稀土元素材料的铸态固溶组织照片；图2本专利技术实施例1合金的铸态固溶组织照片；图3本专利技术实施例2合金的铸态固溶组织照片。具体实施例方式为了制造成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的镁铝合金，进而能够有效提高镁铝系镁合金的综合力学性能，本专利技术提供一种镁铝系合金的熔炼方法，熔炼过程采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护，避免合金元素的烧损；在熔炼过程中，加入Ce元素，合适的熔炼工艺下细化材料的铸态组织。含稀土镁铝合金，该合金中的Al1～6Wt％，Zn0.6～2Wt％，Ce0.1～2Wt％，Fe≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，该镁铝合金其余组分为Mg和其它杂质。含稀土镁铝合金的熔炼工艺为先将纯镁放入坩锅熔炼炉里，升温至700～750℃，再依次放入铝锭及锌锭(铝为高纯铝锭，锌为高纯锌锭)，在690～740℃加入稀土镁铈中间合金(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入)，搅拌并静置10～40分钟，然后在680～740℃进行浇注，获得铸锭；整个熔炼过程，采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。本专利技术技术方案，在镁铝合金熔炼过程中，加入稀土元素能够有效细化材料的组织。稀土Ce在镁中的固溶度很小，在凝固过程中固/液界面前沿Ce容易富集引起成分过冷形成新形核带导致材料的组织细化。同时，本专利技术中稀土的添加温度为690～740℃，一方面避免了温度过低所造成的稀土不能充分发挥细化效果；另一方面避免了温度过高，稀土的烧损及坩埚中的Fe、Ni元素污染熔体。稀土元素不仅能够细化合金的铸态组织，还能提高材料的综合性能，比如耐热性能；同时中国的稀土储藏量非常大，能够充分保证稀土在镁合金中的应用。本专利技术使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体，有效降低稀土元素的烧损。采用本方法熔炉的镁锂合金，可控制杂质元素Fe≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％。值得注意的是，在合金的熔炼过程中，各个元素均有不同程度的烧损，其烧损率Al0.5～5％，Zn0.5～8％，Ce1～8％；在配料的过程中应给予补足。实施例1先将纯镁放入坩锅熔炼炉里，升温至700℃；再依次加入占炉料总金属3.15Wt％的铝及1.1Wt％锌(铝为高纯铝锭，锌为高纯锌锭)；接着在720℃加入占炉料金属0.35Wt％的稀土铈(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入)，搅拌并静置25分钟；然后在720℃进行浇注，获得铸锭；整个熔炼过程中，使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体，以减少合金元素的烧损。经检测，所熔炼的合金的成分(Wt％)如下 显微组织照片如附图2所示，可明显看出，合金的铸态组织得到了细化。实施例2先将纯镁放入坩锅熔炼炉里，升温至700℃；再依次加入占炉料总金属3.2Wt％的铝及1.0Wt％锌元素(铝为高纯铝锭，锌为高纯锌锭)；接着在710℃加入占炉料总金属1.25Wt％的稀土铈(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入)，搅拌并静置25分钟；然后在720℃进行浇注，获得铸锭；整个熔炼过程中，使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体，以减少合金元素的烧损。经检测，所熔炼的合金的成分(Wt％)如下 显微组织照片如附图3所示，可明显看出，合金的铸态组织得到了显著细化。以上实施例表明，本专利技术工艺过程简便易行，按照本专利技术的工艺方法，能够生产出化学成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。需要说明的是，除上述实施方式以外，本专利技术尚有其它多种实施方式。凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。权利要求1.一种含稀土镁铝合金，其特征在于其成分的质量百分含量如下—Al 1～6Wt％，Zn 0.6～2Wt％，Ce 0.1～2Wt％，Fe ≤0.010Wt％，Ni ＜0.001Wt％，该镁铝合金其余组分为Mg和其它不可避免的杂质。2.熔炼权利要求1所述的一种含稀土镁铝合金的工艺，其特征在于先将纯镁放入坩锅熔炼炉里，升温至700～750℃，再依次加入铝锭及锌锭，在690～740℃加入稀土铈，搅拌并静置10～40分钟，然后在680～740℃进行浇注，获得含稀土镁铝合金的铸锭。3.根据权利要求2所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，其特征在于整个熔炼过程，采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。4.根据权利要求2或3所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，其特征在于所述稀土铈以镁铈中间合金的形式加入。5.根据权利要求2所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺，其特征在于将纯镁放入坩锅熔炼炉，在SF6、CO2和压缩空气所组成的混合气体保护下，升温至700℃，依次加入占炉料金属总重量3.2Wt％的铝锭和1.0Wt％锌锭，接着升温至720℃，以镁铈中间合金的形式加入稀土铈，稀土铈的加入量占炉料金属总重量1.25Wt％，搅拌并静置25分钟，最后在720℃温度下进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土镁铝合金，其特征在于：其成分的质量百分含量如下－－Ａｌ１～６Ｗｔ％，　Ｚｎ０．６～２Ｗｔ％，Ｃｅ０．１～２Ｗｔ％，Ｆｅ≤０．０１０Ｗｔ％，Ｎｉ＜０．００１Ｗｔ％， 该镁铝合金其余组分为Ｍｇ和其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟皓，闫蕴琪，陈琦，张慧，翁文凭，
申请(专利权)人：苏州有色金属加工研究院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]