一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于镁锂合金材料制备技术领域，具体涉及一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法。本发明专利技术通过对合金成分、工艺方法进行调整，提出一种经济的、有效适用于半固态压铸超薄壁件成型工艺所需的镁锂合金。本发明专利技术所述适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：Li：4.0

【技术实现步骤摘要】
一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁锂合金材料制备
，具体涉及一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁锂合金是在镁金属中添加锂及少量其它元素的合金，其密度介于1.4
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1.6g/cm3之间，是金属结构材料中密度最低的。此外，镁锂合金具有高比强度、高比刚度、易切削加工、塑性好、低温韧性好、良好的磁屏蔽、防震性能和可回收性等优点，能够满足航空航天、军事工业、消费电子等领域等对轻质材料的迫切需求，因此，受到广泛的关注和高度的重视。但是，由于镁锂合金熔炼比较困难，力学性能相对较低，Li等原材料价格相对昂贵等因素，导致镁锂合金难以广泛应用。
[0003]压铸是镁合金最主要的铸造成型工艺。其中，半固态压铸成型技术可以成型加工形状复杂的零部件，提高材料的利用率，并极大地发挥半固态材料的性能优势，提高半固态压铸件的强度。因此，半固态压铸工艺具有高效节能、性能优良和近终成形等优点。
[0004]目前，现有技术中有较多关于镁锂合金半固态成型技术的研究，但多数研究发现，用于半固态压铸的镁锂合金的合金化程度较高，合金流动性较差。例如，授权公告号为CN112593132B的中国专利公开了一种高强半固态双相压铸镁锂合金及其制备方法，由于Li、Al元素含量的增加，合金组织为双相组织，低熔点β
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Li相以及大量Al2Li等高熔点相的存在导致合金半固态浆料的粘度上升，此专利中所述合金在加工制备薄壁件过程中，压铸时容易出现充型不足、飞边、溢流及粘模等现象，冷却后薄壁压铸件容易发生变形，因此仅适合于0.8
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2mm的板材使用。
[0005]又如，公开号为CN105838950A的中国专利公开了一种镁合金，合金中Li元素范围为6
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12％，此专利中具有双相组织的镁锂合金在压铸后容易出现明显的冷却收缩，同时大量较软β相和α相冷却过程中，收缩系数差异导致存在较大应力集中，甚至在壁厚差距较大的位置出现缩裂现象。
[0006]基于此，本专利技术针对现有技术中镁锂合金半固态压铸薄板制备时存在的问题，通过调整合金元素含量和降低合金元素总量及比例，改善合金流动性，成功制备一种线收缩率小、晶粒细、耐温性好、适用于半固态压铸超薄壁件的镁锂合金。
[0007]同时，采用本专利技术所述镁锂合金采用半固态压铸工艺能够实现薄壁件的批量制备，大幅提高材料利用率和压铸成品率，降低生产成本，适用于半固态压铸3C产品、光学和精密电子等高端轻薄产品，有力推进了薄壁件镁锂合金半固态压铸的批量化生产和应用，满足合金零部件的轻量化需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有半固态压铸超薄壁件用镁锂合金在压铸过程中易出现充型不足、飞边、溢流及粘模等问题，通过对合金成分、工艺方法进行调整，提出一种经济的、有效适用
于半固态压铸超薄壁件成型工艺所需的镁锂合金。
[0009]本专利技术还提供了利用上述半固态压铸超轻镁锂合金制备薄壁件的方法。
[0010]基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0011]一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：Li：4.0
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7.0％，Al：2.5
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5.5％，Ca：0
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1.0％，Zn：0
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1.0％，Mn：0
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0.3％，RE：0
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1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质元素，每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％；RE为Ce、Y、Nd、Sm和Er中的一种或者多种，其中Li与Al的质量比控制为(0.7
‑
2.8)：1，且除镁以外其余各元素的含量之和＜13％。
[0012]进一步的，所述半固态压铸超轻镁锂合金密度为1.55～1.60g/cm3。
[0013]进一步的，所述半固态压铸超轻镁锂合金的固液相线温度差控制在30～50℃，进行半固态压铸时，固相体积分数为25～40％，浆料表观粘度低，流动性好，可实现0.3～0.8mm壁厚的薄壁复杂件的精密成型加工。
[0014]利用所述镁锂合金制备薄壁件的方法，包括以下步骤：
[0015](1)铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后采用真空加热炉进行合金熔炼，得到金属液，将金属液进行浇铸获得锭坯；
[0016](2)挤压：将锭坯加热至360～390℃进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材；
[0017](3)锯切、车削：将挤压得到的棒材锯切成规格为φ90*310mm的小段，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圆柱形棒料；
[0018](4)半固态压铸：采用DAK450
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54RC型半固态压铸机进行镁锂合金棒材的压铸，所述半固态压铸机包括加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具等结构；本专利技术的半固态压铸方法将制浆和压铸过程结合，一体化程度高，具体工艺方法为：
[0019]将步骤(3)得到的若干圆柱形棒料分阶段依次加热至半固态，得到熔体，控制熔体的温度维持在550
‑
620℃，然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸，获得厚度为0.3～0.8mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件；
[0020](5)时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件置于加热炉中，在160～180℃的温度下时效处理2～6h，然后随炉冷却至常温，获得最终产品。
[0021]具体的，步骤(1)中镁锂合金的真空熔炼和浇铸步骤为，先将真空加热炉内的真空度抽到0.1～2Pa，再通入500～2000Pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到735～755℃精炼5～10min，得到金属液，精炼结束后静置5～20min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ300～500mm。
[0022]具体的，步骤(2)挤压过程中，是先将加热后的锭坯置于挤压模具中，再置于挤压筒中进行挤压，挤压过程中进行加热使挤压筒温度为360～390℃，由于模具处于挤压筒中心，热量聚集的因素，挤压模具温度为380～400℃。
[0023]具体的，步骤(3)中，对车削后的棒料断面倒R3圆角。
[0024]具体的，步骤(4)中，所述半固态压铸机包括加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具等结构，其中加热料筒的左端开设有装料口，顶杆的顶料端从加热料筒的装料口处插入加热料筒内，加热料筒的出料端开设有注射嘴，压铸模具包括左右两个模块，左右两个模块之间设有用于镁锂合金薄壁件成型的间隙，左模块左端开始有注入口，注入口与注射嘴顶接，感应加热装置包裹于加热料筒外；所述半固态压铸装置采用现有技术中的常用设备，
且其结构不是本专利技术的专利技术点所在，故不再赘述。
[0025]具体的，步骤(4)中半固态压铸的步骤为，先将半固态压铸机合模预热至1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Li：4.0
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7.0 %，Al：2.5
‑
5.5 %，Ca：0
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1.0 %，Zn：0
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1.0%，Mn：0
‑
0.3%，RE：0
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1.0 %，余量为Mg和不可避免的杂质元素；RE为Ce、Y、Nd、Sm和Er中的一种或者多种，其中Li与Al的质量比控制为（0.7
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2.8）：1，且除镁以外其余各元素的含量之和＜13%。2.根据权利要求1所述的半固态压铸超轻镁锂合金，其特征在于，合金密度为1.55~1.60 g/cm3。3.利用权利要求1或2所述镁锂合金制备薄壁件的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后进行真空熔炼，得到金属液，浇铸获得锭坯；（2）挤压：将锭坯加热至360~390℃进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材；（3）分切、车削：将挤压得到的棒材分切，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm棒料；（4）半固态压铸：将步骤（3）得到的若干棒料分阶段依次加热至半固态，得到熔体，控制熔体的温度维持在550~620℃，然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸，获得厚度为0.3~0.8mm的半固态压铸镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：解海涛，肖阳，江琛琛，张瑷月，刘金学，高华，何季麟，关绍康，
申请(专利权)人：郑州轻研合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：