具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合金制造技术

本发明专利技术公开了具备耐高温特征的压铸用Mg‑Ca‑Th镁合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.6‑1.4wt.%,Th:0.2‑0.8wt.%；Ge:3.0‑4.2wt.%,Co:1.5‑2.8wt.%，Pd:0.8‑1.0wt.%,Be:0.2‑0.5wt.%,余量为镁。该镁钙合金具有优异的压铸性能，并具有优异的高温性能。预期对传统铸造用镁合金进行底层性质的创新和优化，对镁合金压铸工艺甚至整个压铸行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。

Mg-Ca-Th magnesium alloy for die-casting with high temperature resistance

The invention discloses Mg Ca Th magnesium alloy for die casting with high temperature resistance and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Ca:0.6 1.4wt.%, Th:0.2 0.8wt.%, Ge:3.0 4.2wt.%, Co:1.5 2.8wt.%, Pd:0.8 1.0wt.%, Be:0.2 0.5wt.%, and the allowance for magnesium. The magnesium calcium alloy has excellent die casting properties and excellent high temperature performance. It is expected that the innovation and optimization of the basic properties of the magnesium alloys for the traditional casting have positive significance for the development and improvement of the magnesium alloy die-casting process and the whole die casting industry and its technology.

【技术实现步骤摘要】
具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种镁钙合金。
技术介绍
镁合金具有良好的轻量性，切削性，耐蚀性，减震性，尺寸稳定和耐冲击性，远远优质于其它材料。这些特性使得镁合金在广泛领域都有应用，比如交通运输领域，电子工业，医疗领域，军事工业等。尤其在3C产品（计算机类Computer、消费类电子产品ConsumerElectronicProduct、通讯类Communication）、高铁、汽车、自行车、航空航天、建筑装饰、手持工具、医疗康复器械等领域应用前景好、潜力大，已经成为未来新型材料的发展方向之一。目前镁合金在航空的应用领域包括各种民用、军用飞机的民动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构及火箭、导弹和卫星的一些零部件等。随着镁合金生产技术的发展，性能会不断提高，应用范围也会不断扩大。按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异。铸造镁合金是以镁为基加入合金化元素形成的适于用铸造方法生产零部件的镁合金。铸造镁合金主要用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等。但是镁合金的流动性能差是其应用的重要障碍。镁合金由于其流动性较差，在加工薄壁件时成品率低，表面质量差，加工工艺复杂，且加工超薄壁工件难度很大。因此使得镁合金的进一步推广应用受到很大的限制。更为确切的描述是，现有的压铸用镁合金铸造缺陷可以描述为：(1)氧化夹渣。氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现。(2)气泡。三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔，气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔，气泡在X光底片上呈黑色。(3)缩松。镁铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，经热处理后为灰白浅黄或灰黑色。(4)铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现。随着竞争材料的出现与发展以及其它技术的进步，己经影响了一些传统的镁合金市场，但也给镁工业的发展带来了巨大的推动力。新技术的进步推动了镁的冶炼、合金化等材料技术的发展，同时由于镁合金的使用领域不断受到挑战，对镁及镁合金的性能不断提出新的要求，因此镁合金也在不断发展以适应工业发展的需要。虽然我国镁合金压铸工业具有很大的资源优势，但目前绝大多数的镁合金压铸企业，均采用传统的压铸用镁合金。这类传统材料的压铸工艺很大程度上通过大量的、长周期的反复试验修改才能最终实现工艺目标。故在铸型开发周期、铸型设计质量及其所实现的工艺质量等方面较难保证，使得企业亦无法在竞争激烈的市场中获得更大的突破。开发高品质压铸用镁合金对于提升我国自主研发精品新材料，占领国际精品新材料市场具有促进作用。对传统铸造用镁合金进行底层性质的创新和优化，对镁合金压铸工艺甚至整个压铸行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。国外己经开发的压铸用新型镁合金铸造性能和耐高温性能还不能令人满意。开发具备适合压铸材料用耐高温镁合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成镁基复合材料。Ca和Th作为合金化元素加入镁合金中可以大大提高镁合金的铸造性能和耐高温性能。随着我国工业的快速发展，开发压铸用新型镁合金已成为必然。但是,镁属于活泼元素,在大气环境下很容易和氧气或者氮气进行剧烈的反应而产生燃烧或者爆炸。在镁合金冶炼过程中,为了防止镁钙熔体的氧化燃烧，传统中通常采用保护气体或者熔剂保护熔炼。但是，这两种方法的使用都因其存在难以避免的缺陷而受到限制。例如,易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金性能。而且熔剂夹杂容易成为产品在使用过程中的腐蚀源，加速材料腐蚀，降低使用寿命。此外，熔剂中的氯盐和氟盐在高温下易挥发产生某些强腐蚀性气体，破坏厂房、设备及生态环境。目前先进的阻燃方法是合金阻燃法,其机理是在镁合金熔炼过程中添加特定的合金元素来影响合金氧化的热力学反应与动力学过程，形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化和氮化的目的，并且镁钙合金在后续加工过程中的氧化燃烧的倾向大大降低，从而提高镁钙合金的加工安全性。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在700-800度大气条件下进行熔炼的具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品不仅具备优异的压铸性能,其耐高温性能也远远高于现有的镁合金。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合。按重量百分比计，合金的组成为：Ca:0.6-1.4wt.%,Th:0.2-0.8wt.%；Ge:3.0-4.2wt.%,Co:1.5-2.8wt.%，Pd:0.8-1.0wt.%,Be:0.2-0.5wt.%,余量为镁。该镁钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-3.0wt.%左右。上述具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的方锭和圆锭，铸锭下移速度为10-20m/min。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的压力铸造来制备复杂形状的镁钙合金铸件；这些铸件的最后热处理工序为：真空固溶处理260度，2.1小时；真空时效处理180度，1.5小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术专利针对目前用于压铸用镁合金的冷室压铸性能和耐高温性能不好的状态提供了一种新颖的材料学解决方案。该合金具有极其优异的阻燃性能，可以达到在700-800温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的燃烧。在对液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的燃烧。且该镁钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量小于3.0wt.%左右。（2）本专利设计的新型压铸用镁合金具有流动性好，充填性能甚佳、缩孔形成倾向小，金属液吸气性小等优点。具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。现有的压铸用镁合金虽然易于压铸，但对于厚度小于1mm的薄壁壳来说，铸造流动性不足。普遍存在的问题是良品率低、表面的外观质量欠佳，表面容易出现流线痕迹、斑点、疏松等铸造缺陷，很难保证产品表面光洁平整的质量要求，而且带来很大的表面整修工作负担，加大了生产成本。本专利技术提供的压铸镁合金，不仅显著提高了镁制品的压铸成品率，而且能成功地压铸厚度小于0.05mm的超薄型镁制品。（3）该产品还具有优异的力学性能，抗拉强度可以达到400-480Mpa，而普通铸造用镁合金的抗拉强度维持在320Mpa以下。在200度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备耐高温特征的压铸用Mg‑Ca‑Th镁合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ca: 0.6‑1.4wt.%,Th:0.2‑0.8wt.%；Ge:3.0‑4.2wt.%,Co:1.5‑2.8wt.%，Pd:0.8‑1.0wt.%, Be:0.2‑0.5wt.%,余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.6-1.4wt.%,Th:0.2-0.8wt.%；Ge:3.0-4.2wt.%,Co:1.5-2.8wt.%，Pd:0.8-1.0wt.%,Be:0.2-0.5wt.%,余量为镁。2.根据权利要求1所述具备耐高温特征的压铸用Mg-Ca-Th镁合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到450-500...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44