Mg97Y2Zn1合金加锆增强法制造技术

一种金属熔炼技术领域的Ｍｇ↓［９７］Ｙ↓［２］Ｚｎ↓［１］合金加锆增强法，包括：对纯镁锭进行熔化处理并加入合金金属制成合金熔液；向合金熔液中加入镁合金精炼剂；将合金熔液进行降温扒渣处理后浇铸至金属型铸模以及将合金模件取出进行挤压处理。本发明专利技术通过简化的步骤有效提高镁合金的屈服强度和抗拉强度，实现Ｍｇ↓［９７］Ｙ↓［２］Ｚｎ↓［１］合金的力学性能全面提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种金属熔炼
的方法，具体是一种Mg9j2Zm合金加锆增强法。
技术介绍
镁合金是在汽车、航空航空工业上的有着广阔的应用前景。而这些行业中镁合金结构件种类繁多、数量庞大，并且要求材料具有良好的力学性能。Mg97Y2Zni 合金以其高强度、良好的延伸率、高应变超塑性、良好的热稳定性、以及较好的 高温强度等满足汽车、航空航天工业的需求。目前多是采取工艺改进的思路对 Mg97Y2Zm合金进行增强，这种办法一方面提高了强度，但另一方面却使延伸率下 降。而向Mg97Y2Zm合金中添加锆元素改变其成分比，可以同时提高Mg97Y2Zi^合金的强度和延伸率，全面改善其力学性能。经对现有技术的文献检索发现，Kawamura Y.等在《Materials Transactions)) (材料学报一第42巻第7期第1172 1176页)上发表的"Rapidly solidified powder metallurgy Mg97ZruY2 alloys with excellent tensile yield strength above 600 MPa"(快速固化粉末方法冶炼具有600MPa以上超强延展性的Mg97ZmY2 合金)，该文中采用快速冷却和粉末冶金(RS P/M)条件下制取的Mg97Y2Zm合金具 有很高的强度并具有一定延伸率，分别是610MPa和5。/。。其不足在于虽然其强度 很高，但是限于快速冷却和粉末冶金法的加工设备和加工过程比较复杂，对外界 条件要求苛刻，无法在常温常压进行生产。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种Mg97Y2Zm合金加锆增强法， 提高其屈服强度和抗拉强度，实现Mg97Y2Zm合金的力学性能全面提高。 本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括以下步骤 第一步、开电炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，并向柑埚中加入纯镁锭进行 熔化处理，然后向熔炼炉内通入SFe和C02的混合气体并升温加热，最后向熔炉中加入合金金属并保温处理，制成合金熔液； 所述的镁合金精炼剂是指RJ 2精炼剂。RJ系列精炼剂为粉状颗粒，除气除渣效果较好。RJ-l精炼剂多用于纯铝及非 镁铝合金精炼；RJ-2精炼剂多用于高硅铝合金精炼。所述的熔化处理是指将纯镁锭随炉升温120 180分钟；所述的升温加热是指将坩埚升温至730 75(TC;所述的保温处理是指将温度升到75(TC并且保温20 40分钟；所述的混合气体中SFe和C02的质量百分比分别为0. 3y。SFe和99. 7%C02;所述的向熔炉中加入合金金属是指向纯镁锭中加入纯锌金属、镁 25%钇 合金和纯锆金属，使所述的纯锌金属与纯镁锭的重量比为l: 27.905，所述的镁 25%钇合金与纯镁锭的重量比为1: 2.5652，所述的纯锆金属与纯镁锭的重量比分 别为l: 7980.9。第二步、向合金熔液中加入镁合金精炼剂并进行混合搅拌后静置，使合金溶液中的杂质充分下沉；第三步、将合金熔液进行降温扒渣处理后浇铸至金属型铸模；所述的降温扒渣处理是指将坩埚温度降至71(TC后进行扒渣。第四步、将金属铸模中的合金模件取出进行挤压处理，获得具有增强性能的加锆Mg^Y2Zm合金。所述的挤压处理是指在25(TC环境下以6. 25: l的挤压比进行挤压。与现有技术相比，本专利技术利用锆元素的细化合金晶粒、提高组织均匀的特性， 使得加锆Mg97Y2Zm合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别提高到383. 23MPa、 425. 16MPa、 11.6%,全面提高了 Mg^LZru合金的力学性能。同时本专利技术方法采 用普通的熔炉及压铸设备即可生产，降低了生产难度，拓宽了应用范围。附图说明图la至图ld为实施例合金铸态下的金相照片； 图2a至图2d为实施例挤压态的金相照片； 图3为实施例添加锆元素前后合金力学性能示意图。 具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限 于下述的实施例。 实施例一第一步、开电炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，并向坩埚中加入纯镁锭随炉 升温120分钟后待镁锭开始熔化时向熔炼炉内通入SFe和C02的混合气体(0.3%SF6， 99.7%C02)，当温度升到730。C后，向Mg97Y2Zm合金中分别加入纯锌、 Mg 25。/。Y和锆元素，使所述的纯锌金属与纯镁锭的重量比为1: 27.904，所述的 镁 25%钇合金与纯镁锭的重量比为1: 2.5653，所述的纯锆金属与纯镁锭的重 量比分别为l: 11106，然后将温度升到75(TC并且保温20分钟，制成合金熔液。第二步、向合金熔液中加入常用镁合金精炼剂并搅拌2 4分钟并静置25 35 分钟，使杂质充分下沉。第三步、将合金熔液降温至71(TC，扒渣后浇铸至金属型铸模。第四步、25(TC下对(Mg97Y2Zn》99.82Zr。.^合金进行挤压比为6.25: 1挤压，得 到的合金的晶粒尺寸为60ym。如图3所示，本实施例制备所得加锆MgwY2Zm合金的力学性能分别为延伸 率11.0%，屈服强度361. 37MPa，抗拉强度379. 85MPa。实施例二第一步、开电炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，并向坩埚中加入纯镁锭随炉 升温180分钟后待镁锭开始熔化时向熔炼炉内通入SFe和C02的混合气体 (0.3%SF6， 99.7%C02),当温度升到750。C后，向Mgg7Y2Zm合金中分别加入纯锌、 Mg 25。/。Y和锆元素，使所述的纯锌金属与纯镁锭的重量比为1: 27.904，所述的 镁 25%钇合金与纯镁锭的重量比为1: 2.5664,所述的纯锆金属与纯镁锭的重 量比分别为1: 9981. 2，然后将温度升到75(TC并且保温40分钟，制成合金熔液。第二步、向合金熔液中加入常用镁合金精炼剂并搅拌2 4分钟并静置25 35 分钟，使杂质充分下沉。第三步、将合金熔液降温至71(TC，扒渣后浇铸至金属型铸模。第四步、250。C下对(Mg9j2Zrh)99.8Zr。.2合金进行挤压比为6.25: 1挤压，得到 的合金的晶粒尺寸为50ym左右。如图3所示，本实施例制备所得加锆Mg97Y2Zm合金的力学性能分别为延伸率10.8%，屈服强度364. 15MPa，抗拉强度390. 72MPa。 实施例三第一步、开电炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，并向坩埚中加入纯镁锭随炉 升温150分钟后待镁锭开始熔化时向熔炼炉内通入SFe和C02的混合气体 (0.3°/。SF6， 99.7%C02)，当温度升到740。C后，向Mg97Y2Zi^合金中分别加入纯锌、 Mg 25y。Y和锆元素，使所述的纯锌金属与纯镁锭的重量比为1: 27.905，所述的 镁 25%钇合金与纯镁锭的重量比为1: 2.5652，所述的纯锆金属与纯镁锭的重 量比分别为1: 7980. 9，然后将温度升到75(TC并且保温30分钟，制成合金熔液。第二步、向合金熔液中加入常用镁合金精炼剂并搅拌2 4分钟并静置25 35 分钟，使杂质充分下沉。第三步、将合金熔液降温至71(TC，扒渣后饶铸至金属型铸模。第四步、250'C下对(MgwY2Zn》亂75Zr。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｍｇ↓［９７］Ｙ↓［２］Ｚｎ↓［１］合金加锆增强法，其特征在于，包括以下步骤：　第一步、开电炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，并向坩埚中加入纯镁锭进行熔化处理，然后向熔炼炉内通入ＳＦ↓［６］和ＣＯ↓［２］的混合气体并升温加热，最后向熔 炉中加入合金金属并保温处理，制成合金熔液；　第二步、向合金熔液中加入镁合金精炼剂并进行混合搅拌后静置，使合金溶液中的杂质充分下沉；　第三步、将合金熔液进行降温扒渣处理后浇铸至金属型铸模；　第四步、将金属铸模中的合金模件取出 进行挤压处理，获得具有增强性能的加锆Ｍｇ↓［９７］Ｙ↓［２］Ｚｎ↓［１］合金。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，陈彬，曾小勤，丁文江，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海轻合金精密成型国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]