Mg-Zn-Al基镁合金及其熔炼方法技术

一种Ｍｇ－Ｚｎ－Ａｌ基的镁合金，其特征在于：该合金中的化学成分的质量百分比为：　　　　Ｚｎ　　６％～１５％；　　　　Ａｌ　　１％～９％；　　　　Ｍｎ　　０．１％～０．５％；　　　　Ｃａ、Ｓｒ和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为：　　　　Ｃａ　　０．１％～０．５％、　　　Ｓｒ　　０．０３％～０．５％、　　　　稀土元素０．０５％～１％；　　　　余量是Ｍｇ和难以避免的杂质元素。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本涉专利技术涉及一种Mg-Zn-Al基镁合金及其熔炼方法。属于工业用镁合金的范畴。
技术介绍
目前，随着节能环保和汽车性能提升要求的不断提高，镁合金因为密度小、比强度比刚度高、铸造性能好，尤其是易于压铸成型，除此还具有优良的减振性能和易于回收等优点，在汽车工业的应用呈现蓬勃发展之势。随着镁合金在汽车上应用的不断拓展，如从原先的仪表盘、车门等一般零部件向变速箱壳体、发动机支架、活塞、轮毂等重要位置的结构件和功能件发展，人们也在开发满足各种不同要求的镁合金，如经济型镁合金、高强高韧镁合金、高温抗蠕变镁合金等。传统的镁合金如AZ91D、AM60B、AS41、AE42等获得了广泛的应用，依然是目前应用量最大的几种镁合金。但是这些合金往往都具有某种缺点，如抗蠕变性能较低(AZ91D)、铸造性能较差(AS41)或成本较高(WE43)等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Mg-Zn-Al基镁合金。它能满足一般零部件的力学性能要求，也能用于较高要求场合，满足较高力学性能或较高温抗蠕变性能的要求，同时成本相对较低。本专利技术的另一个目的是提供一种Mg-Zn-Al基镁合金的熔炼方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种Mg-Zn-Al基的镁合金，该合金中的的化学成分的质量百分比为Zn 6％～15％；Al 1％～9％；Mn 0.1％～0.5％；Ca、Sr和RE(稀土元素)等元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为Ca 0.1％～0.5％、Sr 0.03％～0.5％、稀土元素 0.05％～1％；余量是Mg，和难以避免的杂质元素。本专利技术的合金系列是以Mg-Zn-Al为基体，适当添加Mn、Ca、Sr、RE等合金元素，从而改善其综合性能。在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的合金中Zn的质量百分比优选为8％～12％。在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的合金中Al的质量百分比优选为1％～5％。在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的稀土元素为混合稀土、Nd、Dy、Y和Gd中的一种或几种。在上述Mg-Zn-Al基的镁合金中，所述的杂质元素为Fe、Ni、Cu等杂质元素，它们在合金中的质量百分比控制在0.03％质量百分比以内。本专利技术的Mg-Zn-Al基的镁合金在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。一种熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法，该方法包括下述步骤(1)按下述质量百分比进行配料Zn 6％～15％；Al 1％～9％；Mn 0.1％～0.5％；Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为Ca 0.1％～0.5％、Sr 0.03％～0.5％、稀土元素 0.05％～1％；余量是Mg；(2)将配比量的基体金属Mg与合金元素Zn和Al一起置于坩埚中加热熔化成熔液；或者先把Mg熔化，然后加入Zn和Al熔化；(3)以Mg-Mn中间合金的形式向熔液中加入配比量的Mn；(4)将Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种依照上述顺序加入步骤(3)的熔液中，并对熔液进行充分搅拌，浇铸后即制成合金；在上述的熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法中，该方法是采用熔剂覆盖保护或气体防护熔炼，防护气体为0.6％～5％SO2+干燥空气。本专利技术的优点是(1)本专利技术的Mg-Zn-Al基的镁合金具有较高的室温力学性能。在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。(2)该合金具有较好的铸造性能。(3)该合金具有较低的成本。具体实施例方式实施例1按下述质量百分比进行配料Zn9.1％Al3.9％Mn0.2％Nd0.18％余量为镁取上述配比量的金属镁、锌和铝，一同放入高铬铸钢坩埚内，加热熔化成熔液。熔化过程在金属表面撒上金属镁用覆盖熔剂。在熔液温度达到730℃时，向熔液中加入含有配比量锰的Mg-Mn中间合金、上述配比量的稀土金属Nd，并适当搅拌熔液，浇铸后即制成合金。在搅动时在金属熔炼炉中通入0.6％～5％SO2+干燥空气进行保护。该合金的力学性能为σb202MPa，σs124 MPa，δ4％。实施例2按下述质量百分比进行配料Zn12.7％Al3.7％Mn0.2％Sr0.15％Dy0.1％余量为镁取上述配比量的金属镁放入高铬铸钢坩埚内，加热熔化成熔液，然后放入上述配比量的Zn和Al熔化。熔化过程在金属表面撒上金属镁用覆盖熔剂。在熔液温度达到740℃时，向熔液中加入含有配比量锰的Mg-Mn中间合金和配比量Sr，并搅拌熔液促其熔化。然后向熔液中加入上述配比量的稀土元素Dy，并搅拌熔液促其熔化。在合金化过程中，金属熔炼炉中通入0.6％～5％SO2+干燥空气进行保护。该合金的力学性能为σb193MPa，σs109 MPa，δ3％。实施例3-10 实施例3-10的成分组成及配比量见下表。其中的稀土元素可以是混合稀土、Nd、Dy、Y或Gd，或其组合。这些实施例的熔炼方法与实施例1和实施例2类似。 在实施例3-10中所得到的Mg-Zn-Al基的镁合金合金的室温力学性能均在下述范围内其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。本专利技术不限于上述实施例这些具体组合。权利要求1.一种Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于该合金中的化学成分的质量百分比为Zn 6％～15％；Al 1％～9％；Mn 0.1％～0.5％；Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为Ca 0.1％～0.5％、Sr 0.03％～0.5％、稀土元素0.05％～1％；余量是Mg和难以避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于所述的合金中Zn的质量百分比为8％～12％。3.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于所述的合金中Al的质量百分比为1％～5％。4.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于所述的稀土元素为混合稀土、Nd、Dy、Y和Gd中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于所述的杂质元素为Fe、Ni、Cu等杂质元素，它们在合金中的质量百分比控制在0.03％质量百分比以内。6.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Al基的镁合金，其特征在于所述的Mg-Zn-Al基的镁合金在室温下，其抗拉强度σb为168～262MPa，屈服强度σs为77～162MPa，延伸率δ为3％～8％。7.一种熔炼Mg-Zn-Al基的镁合金的方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1)按下述质量百分比进行配料Zn 6％～15％；Al 1％～9％；Mn 0.1％～0.5％；Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种，其中，它们的质量百分比为Ca 0.1％～0.5％、Sr0.03％～0.5％、稀土元素 0.05％～1％；余量是Mg；(2)将配比量的基体金属Mg与合金元素Zn和Al一起置于坩埚中加热熔化成熔液；或者先把Mg熔化，然后加入Zn和Al熔化；(3)以Mg-Mn中间合金的形式向熔液中加入配比量的Mn；(4)将Ca、Sr和稀土元素中的一种或几种依照上述顺序加入步骤(3)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎，张景新，王怀国，李彦利，陈剑秋，刘正，李江，郑宇新，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：