一种加Ｃｅ细化Ｍｇ－Ｓｎ－Ｃａ系镁合金中ＣａＭｇＳｎ相的方法，通过加入稀土元素Ｃｅ来实现，所述方法是在熔剂或气体保护下，将Ｍｇ－Ｓｎ－Ｃａ镁合金按相应的成分配比熔化后升温到７２０－７４０℃，然后加入Ｍｇ－２９ｗｔ．％Ｃｅ中间合金，Ｃｅ加入量占炉料总重量的０．５－１．５ｗｔ．％。该方法能细化Ｍｇ－Ｓｎ－Ｃａ系镁合金中粗大ＣａＭｇＳｎ相，改善Ｍｇ－Ｓｎ－Ｃａ系镁合金的性能，从而加快该系镁合金的工业化应用进程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种及细化工 艺，属于金属材料类及冶金领域。
技术介绍
镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越和易于回收利用等优点，被誉为21世纪"绿色 结构材料"。但目前由于现有镁合金的高温抗蠕变性能差，长期工作温度不能超过12(TC， 使其无法用于制造对高温蠕变性能要求高的汽车传动部件，因此极大地阻碍了镁合金的 进一步应用。也正是由于这样，国内外对于具有高温抗蠕变性能的汽车用耐热镁合金的 研究开发给予了高度重视，并先后试制研究了Mg-Al-Si、 Mg-Al-RE、 Mg-Al-Ca、 Mg-Al-Ca-RE、 Mg-Al-Sr、 Mg-Al-Sn、 Mg-Zn-Al、 Mg-Zn-RE 、 Mg-Zn-Si、 Mg-Zn-Sn 和Mg-Sn-Ca等系列的耐热镁合金。在这些已得到试制研究的耐热镁合金中，Mg-Sn-Ca 系镁合金由于具有高温性能较好、成本较低和抗腐蚀性能好等方面的优势，被认为是一 种很有发展前途的新一代高温抗蠕变镁合金。与其他耐热镁合金相比，Mg-Sn-Ca系镁合 金的耐热强化机理主要在于通过弓(入低成本合金元素Sn和Ca在晶界和晶内形成CaMgSn 相来实现。由于CaMgSn相在30(TC以下相当稳定，从而使得Mg-Sn-Ca系镁合金具有较高 的高温抗蠕变性能。也正是看到Mg-Sn-Ca系镁合金所具有的优点，所以在最近几年人们 对Mg-Sn-Ca系耐热镁合金的研究和开发给予了广泛的关注和高度的重视，并对此开展了 积极的研究。如Huang等通过调査发现Mg-5Sn-2Ca和Mg-3Sn-2Ca三元镁合金在135°C和 85MPa条件下的蠕变寿命可分别达到82.5h和358.4h，其相应的二次蠕变速率分别为3.5 X10-V1禾n 4.5Xl(rV1，显示出了很高的高温抗蠕变性能。尽管目前国内外对于Mg-Sn-Ca系镁合金已开展了一定的研究，但其 推广应用仍因合金的综合力学性能较差等原因而受到一定程度的限制。正如上面所述， Mg-Sn-Ca系镁合金的耐热强化机理主要在于通过引入低成本合金元素Sn和Ca在晶界和 晶内形成CaMgSn相来实现，但由形成的CaMgSn相比较粗大，而粗大的CaMgSn相会成 为裂纹源而导致合金的抗蠕变性能下降。因此，细化CaMgSn相被认为是改善Mg-Sn-Ca系镁合金抗蠕变性能的关键因素之一。众所周知，合金化和/或微合金化是细化和/或变 质工程合金中第二相的有效方法之一。但截止目前，关于合金化和/或微合金化细化 Mg-Sn-Ca系镁合金中粗大CaMgSn相的研究还未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有Mg-Sn-Ca系镁合金因存在粗大CaMgSn相而影响合金 性能这一不足，提出采用合金化和微合金化的方法，包括其细化工艺，以达到细化 Mg-Sn-Ca系镁合金中粗大CaMgSn相这一 目的，从而改善Mg-Sn-Ca系镁合金的性能， 加快该系镁合金的工业化应用进程。为了实现上述目的，本专利技术提出一种加Ce细化Mg-Sn-Ca系镁合金中粗大CaMgSn 相的方法，在Mg-Sn-Ca系镁合金中通过添加Mg-29wt.%Ce中间合金的方法，来细化 Mg-Sn-Ca系镁合金中的粗大CaMgSn相，同时Ce的加入除有上述细化作用外还兼有强 化合金的作用。本专利技术提出的方法如下在熔剂或气体保护下，将Mg-Sn-Ca镁合金按相应的成分 配比熔化后升温到720-740°C，然后加入Mg-29%Ce中间合金，Ce加入量占炉料总重量 的百分比为0.5-1.5wt.%，加入方法在100-150。C将Mg-29wt.°/。Ce中间合金烘烤15-30 分钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约2-6分钟，搅拌后升温到720-760°C，然后 用C2Cl6精炼剂精炼处理5-10分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在74(TC静置10-15分 钟，静置完毕后捞去合金熔体表面浮渣，然后进行铸造。采用本方法细化CaMgSn相的机理在于Ce元素具有较Sn元素更大的原子半径(Ce: 0.183nrn; Sn: 0.14lnm)。当添加Ce到Mg-Sn-Ca镁合金中后，由于Ce元素在镁基体中 的固溶度较低，在凝固过程中会在固-液界面富集，从而阻碍Sn原子扩散，并最终导致 CaMgSn相细化。此外，如果添加的Ce含量较高(如》1.0wt。/。)，还会在合金中形成 MguCe相，由于Mgi2Ce相热稳定性较高，其会在凝固过程中阻碍CaMgSn相的生长， 从而使CaMgSn相得到进一步细化。附图说明图1A和图IB分别是Mg-3Sn-2Ca和Mg-3Sn-2Ca-0.5Ce的显微组织图片； 图2A和图2B分别是Mg-4Sn-1.5Ca和Mg-4Sn-1.5Ca -1.5Ce的显微组织图片； 图3A和图3B分别是Mg-5Sn-2.5Ca和Mg-5Sn-2.5Ca -l.OCe的显微金相组织图片。 具体实施例方式以下通过具体的三个实施例对本专利技术的技术方案和效果作进一步的阐述。实施例1:在2#熔剂保护下，将Mg-3Sn-2Ca镁合金按94.5wt.%Mg, 3wt.%Sn和2wt.%Ca的成分配比熔化后升温到740°C，加入Mg-29wt.%Ce中间合金。Ce的加入量 为炉料总重量的0.5wt.%。加入方法在15(TC将Mg-29wt.%Ce中间合金烘烤20分钟， 然后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到74(TC，然后用C2Cl6精炼 剂精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在74(TC静置10分钟，静置完毕后捞去 合金熔体表面浮渣，然后将其浇铸入己预热到100-15(TC的金属型中。实施例2:在2#熔剂保护下，将Mg-4Sn-1.5Ca-0.25Mn镁合金按92.75wt.%Mg, 4wt.%Sn, 1.5wt.%Ca和0.25wt.%Mn的成分配比熔化后升温到740°C ，加入Mg-29wt.%Ce 中间合金。Ce加入量为炉料总重量的1.5wt.%，加入方法在150。C将Mg-29wt。/。Ce中 间合金烘烤20分钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到740 °C，然后用C2Cl6精炼剂精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在74(TC静置10 分钟，静置完毕后捞去合金熔体表面浮渣，然后将其浇铸入已预热到100-15(TC的金属 型中。实施例3:在C02气体保护下，将Mg-5Sn-2.5Ca镁合金按91.5wt.%Mg， 5wt.%Sn和 2.5wt.%Ca的成分配比熔化后升温到740°C，加入Mg-29wt.%Ce中间合金。Ce加入量为 炉料总重量的1.0wt.%，加入方法在120。C将Mg-29wt.。/。Ce中间合金烘烤30分钟，然 后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到740。C，然后用C2Cl6精炼剂 精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在74(TC静置10分钟，静置完毕后捞去合 金熔体表面浮渣，然后将其浇铸入己预热到100-15(TC的金属型中。将以上三个实施例和未加Ce的Mg-Sn-Ca镁合金的成分和组织分析及性能测试结 果如表1所示。从表1中的对比分析结果可以看到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加Ｃｅ细化Ｍｇ－Ｓｎ－Ｃａ系镁合金中ＣａＭｇＳｎ相的方，所述方法是通过加入稀土元素Ｃｅ来实现，Ｃｅ的加入量占炉料总重量的０．５－１．５ｗｔ．％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘复生，杨明波，汤爱涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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。