高硬度铸造镁合金制造技术

本发明专利技术公开了一种高硬度铸造镁合金，属于镁合金领域。所述镁合金由Mg、Al、Mn、稀土及Ti组成，其重量百分组成为Al4-25％、Mn0.2-2％、稀土0.002-4％、Ti?0.001-1％，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，所述不可避免的杂质总量≤0.5％，单一杂质≤0.1％。本发明专利技术通过以Mg、Al、Mn、Ti为主要合金化元素，利用RE尤其是Gd的合金化作用，以及Ti的细化晶粒作用，来提高本铸造镁合金的硬度和高温性能，得到了一种具有优良力学性能、流动性良好、布氏硬度HBW不小于84的高硬度耐热铸造镁合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镁合金领域，特别涉及一种高硬度适合于铸造成形的镁合金。
技术介绍
随着科技的发展，以汽车为代表的交通工具需要通过减轻车身的重量，来进一步研发燃料利用率更高的新产品。在汽车制造业中，镁合金作为一种新型的轻质金属材料，被汽车制造厂家用来替代传统的铸铁，以实现减轻车身重量的目的。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题对于某些特殊场合工作的零件，需要具有较高的硬度。现有压铸镁合金布氏硬度 HBW(Brinell Hardnes)范围为55-63，详见国标GB/T25747-2010，该硬度无法完全满足特殊零件对镁合金硬度的要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种高硬度铸造镁合金。所述技术方案如下一种高硬度铸造镁合金，所述镁合金由Mg、Al、Mn、稀土及Ti组成，其重量百分组成为 Al 4-25%, Mn 0. 2-2%、稀土 0. 002-4%、Ti 0. 001-1 %，其余为 Mg 和不可避免的杂质；其中，所述不可避免的杂质总量< 0. 5%，单一杂质< 0. 1%。其中，所述稀土为Gd、Y、Sm、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一种。优选，所述稀土为Gd或Gd与Y、Sm、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho及Er中的至少一种。优选，其重量百分组成为Al 14-20 Mn 0. 4-0. 8 Gd 0. 1-1 %、Ti 0. 05-0. 2%，其余为Mg和不可避免的杂质。更优选，其重量百分组成为Al 16%,Mn 0.6%,Gd 0.8%,Ti 0.2%，其余为Mg和不可避免的杂质。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过以Mg、Al、Mn、Ti为主要合金化元素，利用RE尤其是Gd独特的合金化作用，以及Ti细化晶粒作用，来提高本铸造镁合金的硬度和高温性能，得到了一种具有优良力学性能、流动性良好、布氏硬度HBW不小于84 的高硬度耐热铸造镁合金；本专利技术实施例提供的铸造镁合金属于镁铝系铸造合金，由于第二主元素是铝，稀土含量或其它贵金属含量相对较少，因此，大大降低了原料成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例3中提供的铸造镁合金常温下拉伸试样断口的微观形貌SEM图；图2是本专利技术实施例3中提供的铸造镁合金200°C下拉伸试样断口的微观形貌 SEM 图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供的镁合金的制作工艺、热处理方法、硬度及力学性能测定方法说明如下1、本专利技术实施例提供的镁合金可通过以下两种熔炼工艺制作工艺一按照本专利技术实施例提供的镁合金组成和含量配制合金，在电阻炉中加入镁锭、铝锭、MgMn中间合金及AlTi中间合金，给所用电阻炉升温，当加入的上述金属快熔化时采用气体保护或者覆盖剂保护。升温到720°C _780°C时加入MgRE中间合金(如MgGd、 MgY、MgNd等)或AIRE中间合金，并搅拌，在720°C _780°C静置保温30分钟，得合金液。用所得合金液浇一小块样品，检测其熔炼质量，如按照气体含量检查方法进行气体含量检查，如果质量较差，需进行精炼处理；如果质量合格，将所述合金液调温到70(TC -740°C扒渣，然后进行浇注，即得到本专利技术合金的铸件。本工艺中电阻炉也可以用其他熔炉代替；保护气体可以是氩气，也可以是SF6,还可以是CO2，或者是它们的混合气体；覆盖剂和中间合金产品为市场销售产品或自己调配； 精炼处理方法采用本行业的常规方法。工艺二按照本专利技术实施例提供的镁合金组成和含量配制合金，在真空炉中加入铝锭、Mn、Ti，升温至820°C，保温2_8小时，然后降温到720°C -780°C，加入镁锭和RE。待所加入的金属熔化后在720°C -780°C保温30分钟，得合金液，采用气体保护或者覆盖剂保护防止合金液氧化。用所得合金液浇一小块样品，检测其熔炼质量，如气体含量的检查，如果质量较差，需进行精炼处理；如果质量合格，将所述合金液调温到70(TC -740°C扒渣，然后进行浇注，即得到本专利技术合金的铸件。本工艺中真空炉可用工频炉等其他熔炉替代；保护气体可以是氩气，也可以是 SF6，还可以是CO2，或者是它们的混合气体；覆盖剂和稀土 RE为市场上销售产品；精炼处理方法采用本行业的常规方法。2、本专利技术实施例提供的镁合金的热处理及其处理方法本专利技术实施例提供的铸造镁合金的压铸件可不进行热处理，其它形式的铸造件可进行热处理，一般采用T4固溶处理。T4固溶处理工艺为将铸造件在箱式电阻炉中升温至 360-5200C，保温1-30小时，铸造件出炉后水淬，水温20_80°C。3、本专利技术镁合金的硬度及力学性能的测定方法对本专利技术实施例提供的铸造镁合进行了常温及200 0C两种状态下，拉伸试样断口的微观形貌观察，具体见图1、图2 ；本专利技术实施例提供的铸造镁合金的里氏硬度HL值为手持式硬度计采集；布氏硬度在球径为10mm、500公斤压力、F/D2为5的条件下测试。实施例1按上述工艺一所述步骤制备高硬度镁合金，铸件采用金属模铸造，所述镁合金重量百分组成为A114%、Mn 0.2%,Y 0. 002%,Ti 0. 001 %，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，所述不可避免的杂质总量在所述镁合金中的重量百分比< 0. 5%，单一杂质在所述镁合金中的重量百分比<0. 1%。铸件的热处理(T4固溶处理工艺)将铸造件在箱式电阻炉中升温至480°C，保温 2小时，铸造件出炉后水淬，水温60°C。本实施例提供的铸造镁合金的性能参见表1和表2。实施例2按上述工艺二所述步骤制备高硬度镁合金，铸件采用半固态铸造，所述镁合金重量百分组成为Al 25%,Mn 2%, Sm 4%, Ti 1 %，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，所述不可避免的杂质总量在所述镁合金中的重量百分比< 0. 5 %，单一杂质在所述镁合金中的重量百分比彡0. 1%。铸件的热处理(T4固溶处理工艺)将铸造件在箱式电阻炉中升温至520°C，保温 1小时，铸造件出炉后水淬，水温80°C。本实施例提供的铸造镁合性能参见表1和表2。实施例3按上述工艺二所述步骤制备高硬度镁合金，铸件采用低压铸造，所述镁合金重量百分组成为Al 16%,Mn 0.6%,Gd 0.8%,Ti 0. 2%，其余为Mg和不可避免的杂质；其中， 所述不可避免的杂质总量在所述镁合金中的重量百分比< 0. 5%，单一杂质在所述镁合金中的重量百分比彡0. 1%。铸件的热处理(T4固溶处理工艺)将铸造件在箱式电阻炉中升温至400°C，保温 15小时，铸造件出炉后水淬，水温20°C。本实施例提供的铸造镁合金的性能参见表1和表2。实施例4、按上述工艺一所述步骤制备高硬度镁合金，铸件采用高压压铸，所述镁合金重量百分组成为Al 18%,Mn 0.2%,Nd 0.2%,Ti 0. 25%，其余为Mg和不可避免的杂质；本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高硬度铸造镁合金，其特征在于，所述镁合金由Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｎ、稀土及Ｔｉ组成，其重量百分组成为Ａｌ４－２５％、Ｍｎ０．２－２％、稀土０．００２－４％、Ｔｉ　０．００１－１％，其余为Ｍｇ和不可避免的杂质；其中，所述不可避免的杂质总量≤０．５％，单一杂质≤０．１％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯俊，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：83