一种加Ｚｒ细化Ｍｇ－ＲＥ－Ｍｎ－Ｓｃ系镁合金晶粒的方法，通过加入Ｍｇ－Ｚｒ中间合金来实现，所述方法是在熔剂或气体保护下，将Ｍｇ－ＲＥ－Ｍｎ－Ｓｃ镁合金按相应的成分配比熔化后升温到７２０－７４０℃，然后加入Ｍｇ－３１ｗｔ．％Ｚｒ中间合金，Ｚｒ加入量占炉料总重量的０．６－１．２ｗｔ．％。该方法能细化Ｍｇ－ＲＥ－Ｍｎ－Ｓｃ系镁合金的粗大晶粒，改善Ｍｇ－ＲＥ－Ｍｎ－Ｓｃ系镁合金的抗拉性能，从而加快该系镁合金的工业化应用进程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种加ττ细化Mg-RE-Mn-Sc系镁合金晶粒的方法及熔铸工艺，属 于金属材料类及冶金领域。
技术介绍
镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、 阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越和易于回收利用等优点，被誉为21世纪“绿色结 构材料”。但目前由于现有镁合金的高温抗蠕变性能差，长期工作温度不能超过120°C，使其 无法用于制造对高温蠕变性能要求高的汽车发动机及其他传动部件，因此极大地阻碍了镁 合金的进一步推广应用。也正是由于这样，国内外对于具有高温抗蠕变性能的耐热镁合金 的研究开发给予了广泛关注和高度重视，并试制研究出了在300° C以上仍具有较高抗蠕 变性能的 Mg-RE-Mn-Sc 新型耐热镁合金，如 Mg-Ce-Mn-Sc、Mg-Y-Mn-Sc 和 Mg-Gd-Mn-Sc 等 合金。然而，从已有Mg-RE-Mn-Sc耐热镁合金的研究结果看，虽然该系合金具有较好的高温 抗蠕变性能，但由于该系合金粗大的晶粒，使其抗拉性能较低，尤其是延伸率，从而极大影 响了该系合金在汽车及航空航天等领域的应用。因此，有必要研究开发Mg-RE-Mn-Sc耐热 镁合金的晶粒细化方法。目前，尽管&被公认为对镁合金具有很好的晶粒细化作用，但对 于含 Mn 的镁合金，由于 Emley 等· Annual Review Mater. Res. , 2008, 38: 505-533] 认为ττ和Mn会形成Mri&2等化合物从而导致Ir对含Mn镁合金并没有明显的晶粒细化作 用。也正是由于这样，国内外对于ττ细化Mg-RE-Mn-Sc耐热镁合金晶粒的研究还基本上没 有涉及，也未见到相关的文献进行报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有Mg-RE-Mn-Sc系镁合金因晶粒粗大而影响合金性能 这一不足，提出采用微合金化的方法，包括其细化工艺，以达到细化Mg-RE-Mn-Sc系镁合金 晶粒粗大这一目的，从而改善Mg-RE-Mn-Sc系镁合金的性能，加快该系镁合金的工业化应 用进程。为了实现上述目的，本专利技术提出加ττ细化Mg-RE-Mn-Sc系镁合金晶粒的方法，在 Mg-RE-Mn-Sc系镁合金中通过添加Mg_31%Zr中间合金的方法，来细化Mg-RE-Mn-Sc系镁合 金的晶粒。其中RE是Ce、Y或Gd等元素。本专利技术提出的方法如下在熔剂或气体保护下，将Mg-RE-Mn-Sc镁合金按相应的 成分配比熔化后升温到720-740°C，加入Mg-31wt. 中间合金；&加入量占炉料总重量的 百分比为0. 6-1. 2wt. %，加入方法在100-1500CMg_31wt. %Zr中间合金烘烤15-30分 钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约2-6分钟，搅拌后升温到720-760°C，然后用C2Cl6 精炼剂精炼处理5-10分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在740°C静置10-15分钟，静置完毕后捞去表面浮渣，然后进行铸造。采用本方法细化Mg-RE-Mn-Sc镁合金晶粒的机理在于&与a_Mg相间的晶格匹配 情况较好，可以成为a-Mg相的形核核心。同时，Zr元素较大的生长限制因子(38. 29)也有 利于晶粒的细化。此外，最为重要的是Mg-RE-Mn-Sc镁合金中含有Sc，其在合金凝固过程中 将优先和Mn反应形成Mn2Sc化合物，从而避免了 rLx和合金中的Mn形成Mn&2等化合物，从 而使得ττ对合金晶粒的细化作用不受到影响。附图说明图 IA 和图 IB 分别是 Mg-3Ce-l. 2Mn_0. 9Sc 和 Mg-3Ce_l. 2Mn_0. 9Sc_0. 6Zr 的晶粒 图片；图 2A 和图 2B 分别是 Mg-4Y-1. 2Mn_0. 9Sc 和 Mg_4Y_l. 2Mn -0. 9Sc_0. 9Zr 的晶粒图片； 图 3A 和图 3B 分别是Mg-5Gd-l. 2Mn_0. 4Sc 和 Mg-5Gd_l. 2Mn_0. 4Sc_l. 2& 的晶粒图片。具体实施例方式以下通过具体三个实施例对本专利技术的技术方案和效果作进一步的阐述。实施例1 在熔剂保护下，将Mg-3Ce_l. 2Mn_0. 9Sc镁合金按94. 3wt. %Mg, 3wt. %Ce, 1. 2wt. %Mn和0. 9wt. %Sc的成分配比熔化后升温到740°C，加入Mg_31wt. %Zr中 间合金，&的加入量为炉料总重量的为0. 6wt. %。加入方法在150°C将Mg-31wt. %Zr中间 合金烘烤20分钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到740 V，然后 用C2Cl6精炼剂精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在740°C静置10分钟，静置完 毕后捞去表面浮渣，然后将其浇铸入已预热到100-150°C的金属型中。实施例2 在熔剂保护下，将Mg-4Y-1. 2Mn-0. 9Sc镁合金按93wt. %Mg, 4wt. %Y, 1. 2wt. %Mn和0. 9wt. %Sc的的成分配比熔化后升温到720°C，加入Mg_31wt. %Zr中间合金。 Zr的加入量为炉料总重量的0. 9wt. %。加入方法在150°C将Mg-31%&中间合金烘烤20分 钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到740°C，然后用C2Cl6精炼剂 精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在740°C静置10分钟，静置完毕后捞去表面浮 渣，然后将其浇铸入已预热到100-150°C的金属型中。实施例3 在CO2气体保护下，将Mg-5Gd-l. 2Μη_0· 4Sc镁合金按93. 25wt. %Mg, 5wt. %Gd, 1. 2wt. %Mn和0. 4wt. %Sc的成分配比熔化后升温到740°C，加入Mg_31%Zr中间合 金。Zr的加入量为炉料总重量的1. 2wt. %。加入方法在150t^fMg-31wt. 中间合金烘 烤20分钟，然后用压瓢迅速压入合金液面以下约3分钟，搅拌后升温到740°C，然后用C2Cl6 精炼剂精炼处理5分钟，精炼完毕后搅拌合金熔体并在740°C静置10分钟，静置完毕后捞去 表面浮渣，然后将其浇铸入已预热到100-150°C的金属型中。将以上三个实施例和未加ττ的Mg-RE-Mn-Sc镁合金的成分和组织分析及性能测 试结果如表1所示。从表1中的对比分析结果可以看到，Mg-RE-Mn-Sc系镁合金中加入一 定量的&后，合金晶粒的平均尺寸明显减小。同时，在对合金的高温抗蠕变性能没有影响 的前提下，Mg-RE-Mn-Sc合金在室温和高温的抗拉性能得到明显提高。以上实施例中使用的溶剂可以采用镁合金制备通用的各种溶剂，如采用的较为普 遍的 2# 熔剂(45 wt. % MgCl2 + 37 wt. % KCl +8 wt. % NaCl + 4 wt. % CaF2 + 6 wt. %BaCl)。保护气体也可以采用镁合金制备通用的各种保护气体，如C02。权利要求一种加Zr细化Mg RE Mn Sc系镁合金晶粒的方法，所述方法是通过加入Mg Zr中间合金来实现，Zr的加入量占炉料总重量的0.6 1.2wt.%。2.根据权本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加Ｚｒ细化Ｍｇ－ＲＥ－Ｍｎ－Ｓｃ系镁合金晶粒的方法，所述方法是通过加入Ｍｇ－Ｚｒ中间合金来实现，Ｚｒ的加入量占炉料总重量的０．６－１．２ｗｔ．％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明波，潘复生，梁晓峰，朱翊，秦财源，张微，周涛，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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