一种镁合金铸件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种镁合金铸件及其制备方法和应用。本发明专利技术的镁合金通过Zn、Zr、RE、Th等元素配比设计，以及系列热处理工艺，使其制备的铸件具有良好的挤压性能和较高的导热系数，室温下导热系数≥150W/(m

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金铸件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于镁合金
，尤其涉及一种镁合金铸件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]镁合金具有资源丰富、密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降燥能力强、能屏蔽电磁辐射和易于再生利用等优点，在汽车、航空航天、3C等相关行业已得到了一定应用。但随着社会的进步和相关产业的发展，对镁合金的性能提出了更高的要求。开发高导热高塑性镁合金已经成为目前研究工作的重点。
[0003]室温下，纯镁的导热系数是156W/(m
·
K)，镁进行合金化后，其强度大幅度提高，导热系数随加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，总体呈下降趋势。商用镁合金Mg
‑
Al系AZ91、AM60B、AZ80综合性能良好得到广泛运用，但其室温热导率小于61W/(m
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K)；WE系具有优良的力学性能，能进行压铸生产，然而WE43、WE91、EW75其室温热导率均小于51W/(m
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K)。镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，其中，通过挤压、轧制、锻造等变形工艺可以制备出具有优良力学性能的变形镁合金，而铸造镁合金则是通过铸造方法生产的镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异，变形镁合金较铸造镁合金，拥有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性。但是值得注意的是，一些重要零部件，如航天器和武器装备结构件、汽车零件、机件壳罩、电气构件等，仍然需要通过铸造的方式的获得，而目前关于高导热高塑性铸造镁合金的研究仍然存在较大的不足。通常情况下，铸造镁合金强度的增加往往会伴随塑性的下降，很难同时获得高强度和高塑性的铸造镁合金，因此，现有的铸造镁合金虽然拥有极佳的强度，但合金的延伸率较低，较差的塑性不利于该系合金的广泛应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一个方面提出一种镁合金材料，具有较高的导热系数和延伸率。
[0005]本专利技术的第二个方面提出了一种镁合金铸件。
[0006]本专利技术的第三个方面提出了一种镁合金铸件的制备方法。
[0007]本专利技术的第四个方面提出了一种上述镁合金材料或镁合金铸件的应用。
[0008]根据本专利技术的第一个方面，提出了一种镁合金材料，按质量百分比计，包括如下成分：
[0009]Zr 0.45％～0.80％；
[0010]Zn 0.40％～0.90％；
[0011]RE 0.45％～1.2％；
[0012]Th 0.05％～0.20％；
[0013]余量为Mg和不可避免的杂质，所述杂质元素质量百分比＜0.2％。
[0014]在本专利技术中，通过控制元素RE和Th的含量，使铸件在亚快速凝固条件下形成第二相，从而提高镁合金的导热率，稳定导热效果。
[0015]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述RE为La、Ce中的至少一种。
[0016]在本专利技术中，Zr可以细化晶粒，提高材料的抗拉强度；Ce在合金组元中提高材料抗腐蚀性能，提升合金的抗氧化性，促进晶粒细化；Zn可以增加合金液的流动性，更好实现材料的成型性，减少缺陷的发生；La主要提高合金的导电、导热性能，稳定合金晶粒结构，从而使组织能够均匀分布。Th可以增强合金强度，提高合金韧性，更好地形成稳定的二元合金相。
[0017]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述镁合金材料，按质量百分比计，包括如下成分：
[0018]Zr 0.50％～0.70％；
[0019]Zn 0.45％～0.80％；
[0020]RE 0.55％～1.0％；
[0021]Th 0.10％～0.20％；
[0022]余量为Mg和不可避免的杂质，所述杂质元素质量百分比＜0.2％。
[0023]根据本专利技术的第二个方面，提出了一种镁合金铸件，所述镁合金铸件包含第一方面所述的镁合金材料。
[0024]根据本专利技术的第三个方面，提出了一种镁合金铸件的制备方法，包括如下步骤：
[0025]S1：以Mg锭、Zn锭、Mg
‑
Zr中间合金、Mg
‑
RE中间合金、Mg
‑
Th中间合金为原料，按各元素所述质量百分比配料，熔炼，得到合金液；
[0026]S2：对合金液进行精炼、除气，浇注得到铸锭，空冷；
[0027]S3：对空冷后的所述铸件进行液态模锻，成型，进行T6处理。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，S1所述熔炼具体为：惰性气体下，先将Mg锭、Zn锭熔化，然后加入Mg
‑
RE中间合金熔化，再加入Mg
‑
Th中间合金熔化，撇去表面浮渣。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，S2所述精炼的温度为730℃～760℃，所述精炼的时间为10min～20min。
[0030]在本专利技术的一些优选的实施方式中，在S2所述精炼后，还需在750℃～790℃静置20min～35min。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3所述T6处理包括：在515℃～530℃进行固溶处理，时间为12h～15h。
[0032]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3所述T6处理还包括：固溶处理后，在250℃～350℃进行人工时效处理，时间为1.5h～3.5h。
[0033]在本专利技术中，热处理温度以及时间，都会对材料的强度、硬度、韧性产生较大影响，因此需要控制一定的温度和适当的时间。
[0034]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3所述液态模锻的金属液浇注温度为700℃～730℃，模具温度200℃～300℃，所述模具使用保温润滑涂料。
[0035]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述液态模锻的低速速度0.01m/s～0.5m/s，高速速度1.5m/s～3.5m/s，保压时间1s～60s。
[0036]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述液态模锻的成型压力为100Mpa～160Mpa。
[0037]在本专利技术中，液态模锻的速度太低会影响液体充型不足，若液体充型压力过大，会
造成液体溢出，铸件边缘多肉现象。模具温度过低，会使铸件形成冷隔、氧化皮。
[0038]在本专利技术中，保压时间、成型压力等参数的设计，可根据铸造产品结构不同在上述数值范围内做出相应的调整，确保产品的成品率。
[0039]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，S1具体为：以Mg锭、Zn锭、Mg
‑
Zr中间合金、Mg
‑
RE中间合金、Mg
‑
Th中间合金为原料，按各元素所述质量百分比配料，预热到150℃～200℃，然后在有SF6/CO2气体保护下将Mg锭熔化后，在670℃～690℃加入Zn锭；当Mg
‑
Zn合金液温度达到780℃～810℃后，加入Mg
‑
Zr中间合金熔化；在750℃～780℃加入Mg...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金材料，其特征在于，按质量百分比计，包括如下成分：Zr 0.45％～0.80％；Zn 0.40％～0.90％；RE 0.45％～1.0％；Th 0.05％～0.20％；余量为Mg和不可避免的杂质，所述杂质元素质量百分比＜0.2％。2.根据权利要求1所述的镁合金材料，其特征在于，所述RE为La、Ce中的至少一种。3.一种镁合金铸件，其特征在于，包含如权利要求1或2所述的镁合金材料。4.一种如权利要求3所述的镁合金铸件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以Mg锭、Zn锭、Mg
‑
Zr中间合金、Mg
‑
RE中间合金、Mg
‑
Th中间合金为原料，按各元素所述质量百分比配料，熔炼，得到合金液；S2：对合金液进行精炼、除气，浇注得到铸锭，空冷；S3：对空冷后的所述铸锭进行液态模锻，成型，进行T6处理。5.根据权利要求4所述的镁合金铸件的制备方法，其特征在于，S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建平，李建文，
申请(专利权)人：台山市中镁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：