一种镁合金变质剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镁硅合金共晶硅变质剂，按质量百分比，其材料的组成为：25～60%金属锌，0.2～2%金属锰和38～73%原生镁。本发明专利技术镁合金变质剂，所述金属锌的纯度为≥99.99%，金属锰的纯度为≥99.9%，原生镁锭的纯度为≥99.95%。本发明专利技术的镁合金变质剂的制备方法：先将原生镁锭在气氛保护下加热熔融，然后加入金属锌和金属锰使其熔解并搅拌均匀，然后浇注成型，即得镁合金变质剂。本发明专利技术的镁合金变质剂无烧损、不产生有害气体、对镁合金的耐蚀性无影响、成本低、在合金中分布均匀，可以显著地细化Mg2Si相，从而提高镁硅合金的铸态力学性能，特别是伸长率，解决了现有的镁硅合金中，由于粗大共晶Mg2Si相导致亚共晶镁硅合金铸态力学性能低，尤其是伸长率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料
，涉及一种镁合金冶炼，具体涉及一种镁硅合金共晶娃变质剂及其制备方法。
技术介绍
镁合金由于具有高的比强度、比刚度，因此可以广泛地应用于航空航天、汽车、机械、电子、计算机等领域中，以达到降低构件重量的目的。由于增强相Mg2Si相具有高熔点(1085°C)、低密度I. 99 X KfkgnT3、高硬度4. 5 X IO9NnT2和低膨胀系数7. 5 X 10-6IT1，镁硅合金(Mg-Si)作为高温应用镁合金显示出潜在的应用价值。但是镁硅合金汉字型Mg2Si相不仅降低了铸态Mg-Si合金的韧性，也降低了合金的强度，限制了其应用。改变粗大Mg2Si相的形貌，是提高镁硅合金韧性最有效的方法之一，通过添加合金化元素可以改变Mg2Si相形貌，即对Mg2Si相的变质处理。有资料显示可以通过添加以下合金元素达到对Mg2Si相变 质的效果。(I)金属元素钇(Y)元素变质，添加金属钇(Y)元素，超过0.8wt%Y元素是可以改变初生Mg2Si和汉字型Mg2Si相，但是当添加量超过I. 2wt%时，初生Mg2Si变的又粗化了。(2)金属Sb元素变质，添加Sb元素可以有效地细化晶粒和改变Mg2Si相的形貌、提高Mg-Al-Si合金的强度，但是却会降低合金的延伸率。(3)金属Bi元素变质，添加0. 5wt%Bi可以初生Mg2Si,但是当添加量超过0. 8wt%初生Mg2Si相又粗化，并且对共晶Mg2Si相没有作用。(4)金属La元素变质。添加金属La，对初生Mg2Si相有作用，但是对共晶Mg2Si相没有作用。总之现有的镁硅合金变质剂，都存在着由于会产生粗大共晶Mg2Si相导致亚共晶镁硅合金铸态力学性能低，特别是伸长率较低的问题，影响到镁硅合金的广泛使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镁硅合金共晶硅变质剂，为了解决现有的镁硅合金中，由于粗大共晶Mg2Si相导致亚共晶镁硅合金铸态力学性能，特别是伸长率较低的问题，解决了现有技术中存在没有成熟的镁硅合金共晶Mg2Si相变质剂问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种镁合金变质剂，按质量百分比，其材料的组成为25 60%金属锌，0. 2 2%金属锰和38 73%原生镁。本专利技术所述的镁合金变质剂，其特征还在于，镁合金变质剂按质量百分比，其材料的组成为45 55%金属锌，0. 2 2%金属锰和43 53%原生镁。所述金属锌的纯度为彡99. 99%，金属锰的纯度为彡99.9%，原生镁锭的纯度为彡 99. 95%。本专利技术还提供镁硅合金变质剂的制备方法，该方法按以下步骤进行步骤一，首先按质量百分比称取25 60%的金属锌，0. 2 2%的金属锰，38 73%的原生镁；步骤二，将称取的原生镁加入到熔炼炉中，在气氛保护下加热熔化并升温至800 900。C ；步骤三，再将称取的金属锰加入到熔炼炉熔化的镁液中，保温60 120分钟，搅拌10 40分钟，然后冷却至690 770° C ；步骤四，最后将称取的金属锌加入到步骤三加入金属锰的镁液中，保温并搅拌10 40分钟，出炉浇注成型，即得镁合金变质剂材料。本专利技术所述镁合金变质剂的制备方法，其特征还在于，所述步骤二的保护气氛为SF6/C02，其体积比为I :99的SF6和C02的混合气，保 护气氛或为SF6/N2，其体积比为I :99的SF6和N2混合气。本专利技术的有益效果当将本专利技术的镁合金变质剂加入到镁硅合金熔体中后，镁合金变质剂中的锌元素会完全溶解于合金熔体中，经过搅拌后，锌元素均匀地分布于熔体中。在随后的凝固中，由于Mg-Zn共晶反应的温度远远低于Mg Si共晶反应的温度，因此在Mg- Si合金发生共晶反应形成Mg2Si相时,合金中的锌元素会分布在凝固前沿的固液界面，产生富集，阻碍了 Mg2Si相的生长，正是由于这种锌元素在凝固过程中的富集达到了改变Mg2Si相的目的，即变质的效果。 锌元素是镁合金中除铝元素以外的另一种非常有效的合金化元素，具有固溶强化和时效强化的双重作用，可以显著地提高镁合金的强度，而且也能减轻因铁、镍存在而引起的腐蚀作用，可以适当提高镁合金的耐蚀性能。成为镁合金中除了铝元素外最重要的合金化元素。锰对镁合金的抗拉强度几乎没有影响，但是能够稍微提高屈服强度。锰还可以通过除去铁及其他重金属元素避免生产有害的金属间化合物来提高镁合金的抗腐蚀能力。锰在镁合金中的固溶度很低，最为特别的是锰元素不与镁合金中的Si，Zn等元素形成化合物，因此，在凝固的过程中，也会析出在Mg2Si相的前沿，阻碍其生长，从而细化Mg2Si相的形貌。附图说明图I是未经变质处理的亚共晶Mg-Si合金的金相组织光学显微镜图；图2是具体实施方式一的镁合金变质剂细化后的Mg-Si合金的金相组织光学显微镜图；图3是具体实施方式二的镁合金变质剂细化后的亚共晶Mg-Si合金的金相组织光学显微镜图；图4是具体实施方式三的镁合金变质剂细化的亚共晶Mg-Si合金的金相组织光学显微镜图；图5是具体实施方式四的镁合金变质剂细化的亚共晶Mg-Si合金的金相组织光学显微镜图。具体实施方式结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种镁合金变质剂，按质量百分比，其材料的组成为25 60%金属锌，0. 2 2%金属锰和38 73%原生镁。本专利技术优选的，镁合金变 质剂按质量百分比，其材料的组成为45 55%金属锌，0.2 2%金属锰和43 53%原生镁。本专利技术镁合金变质剂，所述金属锌的纯度为彡99. 99%，金属锰的纯度为彡99. 9%，原生镁锭的纯度为彡99. 95%。本专利技术一种镁合金变质剂的制备方法，该方法按以下步骤进行步骤一，首先按质量百分比称取25 60%的金属锌，0. 2 2%的金属锰，38 73%的原生镁；步骤二，将称取的原生镁加入到熔炼炉中，在气氛保护下加热熔化并升温至800-900° C；步骤三，再将称取的金属锰加入到熔炼炉熔化的镁液中，保温60 120分钟，搅拌10 40分钟，然后冷却至690 770° C ；步骤四，最后将称取的金属锌加入到步骤三加入金属锰的镁液中，保温并搅拌10 40分钟，出炉浇注成型，即得镁合金变质剂材料。在本专利技术镁合金变质剂的制备方法中，步骤二的保护气氛为SF6/C02，其体积比为I 99的SF6和C02的混合气，步骤二的保护气氛或为SF6/N2，其体积比为I :99的SF6和N2混合气。实施例实施例一步骤一，首先按质量百分比称取28%的金属锌，0. 5%的金属锰，71. 5%的原生镁；步骤二，将称取的原生镁加入到熔炼炉中，在SF6/C02气氛保护下加热熔化并升温至800° C ；步骤三，再将称取的金属锰加入到熔炼炉熔化的镁液中，保温100分钟，搅拌35分钟，然后冷却至690° C ；步骤四，最后将称取的金属锌加入到步骤三加入金属锰的镁液中，保温并搅拌10分钟，出炉浇注成型，即得镁合金变质剂材料。将上述方法制备的变质剂，加入到含重量百分数0.8%Si的镁硅合金中，其中，变质剂占镁合金的重量百分数为1.8%，浇入金属型铸模中，形成浇注试样。取加入变质剂后的Mg-Si合金，进行金相分析和力学性能检测。金相组织如图2所示，力学性能见表I中所/Jn o实施例二 步骤一，首先按质量百分比称取58%的金属锌，2%的金属锰，40%的原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种镁合金变质剂，按质量百分比，其材料的组成为25 60%金属锌，O. 2 2%金属锰和38 73%原生镁。2.根据权利要求I所述的镁合金变质剂，其特征在于，镁合金变质剂按质量百分比，其材料的组成为45 55%金属锌，O. 2 2%金属锰和43 53%原生镁。3.根据权利要求I所述的镁合金变质剂，其特征在于，所述金属锌的纯度为>99. 99%，金属锰的纯度为彡99. 9%，原生镁锭的纯度为彡99. 95%。4.ー种镁合金变质剂的制备方法，该方法按以下步骤进行 步骤一，首先按质量百分比称取25 60%的金属锌，O. 2 2%的金属锰，38 73%的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二林，李卫荣，李扬德，
申请(专利权)人：东莞宜安科技股份有限公司，佳木斯大学，
类型：发明
国别省市：