【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车稀土镁合金铸造，特别涉及一种降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法。
技术介绍
1、镁合金具有质量轻、比强度高、减振性能好、导电导热性能好等特点，目前广泛应用于航空航天、汽车制造以及3c等领域。随着节能减排的深入推进，镁合金作为目前最轻的商用金属结构材料，在汽车轻量化设计中可起到重要作用，不仅可以显著减小碳排放而且可以带来更高的经济效益。当镁合金添加少量稀土后，形成稀土镁合金，可以使得镁合金各种性能得到大幅提升。
2、we43（mg-4y-2nd-1gd-0.5zr）即是一种稀土镁合金，其具有优异的室高温强度、塑性，成本相对较低并且制备技术相对成熟，因而得到广泛应用。然而，研究表明we43镁合金中稀土元素在镁中的扩散系数小易偏析，合金热膨胀系数大，合金中生成的mg24y5、mg41nd5等镁稀土相使凝固末期熔体粘度增大从而引起铸造性能差等缺点，导致铸件、特别是大型复杂铸件极易随机出现热裂等致命铸造缺陷，热裂是影响镁合金铸件品质最严重的铸造缺陷之一，会破坏铸造构件的结构完整性，会造成疲劳裂纹的扩展或灾难性的失效。镁合金热裂倾向性大的问题一直是铸造镁合金的研究重点，这是成功研发大型复杂构件的成型以及镁合金在科技领域规模化应用亟待突破的瓶颈难题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，使其能够更好地提高稀土镁合金铸件抗热裂效果，改善产品质量。
2、为了解决上述
3、一种降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，其特征在于，在稀土镁合金中加入0.5-2.0%质量比例的ca元素。
4、本专利技术针对高强度稀土we43镁合金热裂倾向性高的问题，其通过控制ca元素添加量，使稀土镁合金脆弱温度区间显著降低，共晶相含量增加，不仅提高了晶界的抗撕裂能力，而且提高了凝固末期剩余液相含量，使得裂纹发生时补缩能力更强，从而使合金的热裂倾向性降低。
5、进一步地，稀土镁合金为we43（mg-4y-2nd-1gd-0.5zr）镁合金，采用以下质量比例的组分配方获得，包括
6、钇y：3.5%-4.5%，钕nd：1.5%-2.5%，稀土钆gd:0.6%-1.4%，锆zr：0.3%-0.6%，余量为镁mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙ca元素。
7、故等同于，本专利技术还公开了一种稀土镁合金，采用以下质量比例的组分配方，包括钇y：3.5%-4.5%，钕nd：1.5%-2.5%，稀土钆gd:0.6%-1.4%，锆zr：0.3%-0.6%，余量为镁mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙ca元素。
8、作为一种选择，所述组分配方为we43中加入0.5%ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分y：3.57%，nd：2.39%，gd：1.03%，zr：0.40%，ca：0.64%，余量为mg和不可避免的杂质。
9、作为另一种选择，所述组分配方为we43中加入1.0%ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分y：3.51%，nd：2.48%，gd：1.01%，zr：0.41%，ca：1.21%，余量为mg和不可避免的杂质。
10、作为再一种选择，所述组分配方为we43中加入2.0%ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分y：3.72%，nd：2.22%，gd：1.04%，zr：0.55%，ca：2.10%，余量为mg和不可避免的杂质。
11、进一步地，所述稀土镁合金采用以下铸造步骤进行铸造：
12、1）配料：采用we43合金及mg-ca、mg-y、mg-nd、mg-gd和mg-zr中间合金作为原料，按要求的质量比例的组分进行计算并配料，保证其中杂质元素si、fe总量小于0.05%；
13、2）原料除杂，去除物料金属表面氧化层后干燥备用；
14、3）将原料进行熔炼并获得熔体；
15、4）对熔体进行捞渣净化后准备进行浇铸；
16、5）模具内腔喷涂脱模剂后进行浇铸，冷却脱模获得目标稀土镁合金产品。
17、这样，本方法中，采用we43合金及mg-ca、mg-y、mg-nd、mg-gd和mg-zr中间合金作为原料。然而镁基体熔点只有650℃左右，而纯的ca、y、nd、gd和zr单质熔点均高于镁，为了能让多种元素充分进入镁基体中，所以选用熔点低的各种元素的中间合金作为原料。
18、进一步地，步骤2）中，具体操作步骤为：先使用砂轮打磨机除去物料表面氧化层；将we43合金及mg-ca、mg-y、mg-nd、mg-gd和mg-zr中间合金放入干燥箱中，温度设置为250℃，预热30min除去水分后备用。
19、由于镁的化学性质活泼，燃点在500℃左右，若直接对在空气长期放置的镁合金进行高温加热，很容易在熔炼过程中造成中镁合金燃烧，这不仅严重影响镁合金质量，而且容易造成严重的实验事故。所以镁合金原料去除水分是必要的条件，可以更好地保证后续熔炼的正常进行和合金质量。
20、进一步地，步骤3）中，具体操作步骤为：将熔炼炉在500℃下预热30min；将氮化硼和酒精按质量比1：2配成溶液，并使用毛刷均匀涂敷在低碳钢坩埚内壁上，再使其干燥（放入干燥箱中烘干）；将除水后的we43合金放到干燥后的坩埚中，在co2+sf6（100:1）混合气体保护下，将熔炼炉温度升至730℃，保温待we43合金熔化，之后加入干燥后的mg-ca、mg-y、mg-nd、mg-gd和mg-zr中间合金，熔炼并获得熔体。
21、这样，酒精易挥发且不与氮化硼反应，可以很好的在涂敷后从坩埚上去除。氮化硼主要起到脱模剂的作用，同时还可以阻止高温下坩埚中的铁原子向目标合金扩散的作用。另外在镁合金熔炼过程中，由于不同种类稀土元素原子质量、化学性质和物理性质不同，导致在高温下镁蒸汽会带走部分稀土元素或与合金中的其他元素反应而形成杂质，所以不能百分之百得到所有元素，导致不能得到所需要的元素含量。所以在镁合金成分设计时会将不同元素对应的损失率计算进入，得到需要补充的各种中间合金的质量。在we43合金熔炼时，最后加入mg-ca、mg-y、mg-nd、mg-gd和mg-zr中间合金，首先是因为使得添加进入的ca元素在熔体中分布更加分散，其次是为了减少元素损耗，保证标样品成分准确。
22、进一步地，步骤4）中，具体操作步骤为：将氮化硼和酒精混合溶液均匀涂敷在（低碳钢长柄）除渣勺上和（低碳钢）搅拌棒内外表面（氮化硼起到脱模剂的作用），在物料熔化后，使用上述除渣勺将熔体表面浮渣捞净，使用（低碳钢）搅拌棒进行5min搅拌，得到目标合金熔体；在温度730℃下，静置30min后准备进行浇铸。
23、这样可以对搅拌时卷入的空气进行静置排除，防止出现氧化物杂质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，其特征在于，在稀土镁合金中加入0.5-2.0%质量比例的Ca元素。
2.如权利要求1所述的降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，其特征在于，稀土镁合金为WE43镁合金，采用以下质量比例的组分配方获得，包括钇Y：3.5%-4.5%，钕Nd：1.5%-2.5%，稀土钆Gd:0.6%-1.4%，锆Zr：0.3%-0.6%，余量为镁Mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙Ca元素。
3.一种稀土镁合金，其特征在于，采用以下质量比例的组分配方，包括钇Y：3.5%-4.5%，钕Nd：1.5%-2.5%，稀土钆Gd:0.6%-1.4%，锆Zr：0.3%-0.6%，余量为镁Mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙Ca元素。
4.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述组分配方为WE43中加入0.5%Ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分Y：3.57%，Nd：2.39%，Gd：1.03%，Zr：0.40%，Ca：0.
5.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述组分配方为WE43中加入1.0%Ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分Y：3.51%，Nd：2.48%，Gd：1.01%，Zr：0.41%，Ca：1.21%，余量为Mg和不可避免的杂质。
6.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述组分配方为WE43中加入2.0%Ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分Y：3.72%，Nd：2.22%，Gd：1.04%，Zr：0.55%，Ca：2.10%，余量为Mg和不可避免的杂质。
7.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述稀土镁合金采用以下铸造步骤进行铸造：
8.如权利要求7所述的稀土镁合金，其特征在于，步骤2）中，具体操作步骤为：先使用砂轮打磨机除去物料表面氧化层；将WE43合金及Mg-Ca、Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Gd和Mg-Zr中间合金放入干燥箱中，温度设置为250℃，预热30min除去水分后备用。
9.如权利要求7所述的稀土镁合金，其特征在于，步骤3）中，具体操作步骤为：将熔炼炉在500℃下预热30min；将氮化硼和酒精按质量比1：2配成溶液，并使用毛刷均匀涂敷在低碳钢坩埚内壁上，再使其干燥；将除水后的WE43合金放到干燥后的坩埚中，在CO2+SF6混合气体保护下，将熔炼炉温度升至730℃，保温待WE43合金熔化，之后加入干燥后的Mg-Ca、Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Gd和Mg-Zr中间合金，熔炼并获得熔体。
10.如权利要求7所述的稀土镁合金，其特征在于，步骤4）中，具体操作步骤为：将氮化硼和酒精混合溶液均匀涂敷在除渣勺上和搅拌棒内外表面，在物料熔化后，使用上述除渣勺将熔体表面浮渣捞净，使用搅拌棒进行5min搅拌，得到目标合金熔体；在温度730℃下，静置30min后准备进行浇铸；
...【技术特征摘要】
1.一种降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，其特征在于，在稀土镁合金中加入0.5-2.0%质量比例的ca元素。
2.如权利要求1所述的降低稀土镁合金铸造材料热裂倾向性的方法，其特征在于，稀土镁合金为we43镁合金，采用以下质量比例的组分配方获得，包括钇y：3.5%-4.5%，钕nd：1.5%-2.5%，稀土钆gd:0.6%-1.4%，锆zr：0.3%-0.6%，余量为镁mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙ca元素。
3.一种稀土镁合金，其特征在于，采用以下质量比例的组分配方，包括钇y：3.5%-4.5%，钕nd：1.5%-2.5%，稀土钆gd:0.6%-1.4%，锆zr：0.3%-0.6%，余量为镁mg和不可避免的杂质，所述杂质的含量小于或等于0.05%；还包括0.5-2.0%的钙ca元素。
4.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述组分配方为we43中加入0.5%ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分y：3.57%，nd：2.39%，gd：1.03%，zr：0.40%，ca：0.64%，余量为mg和不可避免的杂质。
5.如权利要求3所述的稀土镁合金，其特征在于，所述组分配方为we43中加入1.0%ca元素后得到，具体包括以下质量比例的组分y：3.51%，nd：2.48%，gd：1.01%，zr：0.41%，ca：1.21%，余量为mg和不可避免的杂质。
6.如权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋江凤，郭鑫，赵华，谢文龙，赵纪薇，肖飞燕，蒋斌，董志华，张昂，吴素娟，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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