[发明专利]低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种适用于低压铸造和砂型铸造的镁合金，尤其涉及一种低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金，具有低热裂倾向性和明显热处理强化效果，属于金属材料领域。

背景技术：

镁合金是实际应用中最轻的结构材料，它具有比重轻，比强度高、比刚度高，阻尼性能、切削性能好等优点。由于市场的需要和技术人员设计水平的不断提高，镁合金铸件在向着薄壁复杂化的方向发展。Mg-Al-Zn合金AZ91具有良好的铸造性能，优良的综合机械性能和低廉的价格得到了广泛的应用。由于合金中含有较高的Zn，在晶界处产生低熔点相，因而杂用于生产薄壁、复杂铸件时，具有较大的热裂倾向性。这不仅造成了大量铸件的报废甚至严重限制了所设计零件的形状和尺寸。美国牌号的AM100A-T6所定义的合金虽然具有较好的铸造性能，价格低廉，但是其热处理后主要是靠Al的析出强化，T6处理后的强度不够高。另外，Mg-Zn-Zr系和Mg-RE-Zr合金由于含有较多的贵金属Zr，价格较高，其应用受到一定的局限。鉴于以上原因，人们一直希望找到一种合金，它具有较低的热裂倾向性，能用于生产薄壁复杂的铸件，以及较高的综合机械性能和良好的热处理强化效果，并且它还要具有较为低廉的价格。经过多次的文献检索，至今还没有发现具有低热裂倾向性、高热处理强化效果和低廉的价格相结合的铸造镁合金。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有合金上述性能的不足，提出一种新的低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金，使之具有低热裂倾向性、良好的复杂薄壁件铸造成型性能、较高的综合机械性能和价格低廉的特性，具有良好的市场应用前景。

为实现这样的目的，本发明在镁合金的配方中降低了Zn的含量，加入富Ce的混合稀土RE，并适量调整Al、Mn及其它元素的含量，以改善镁合金铸造性能，综合力学性能和热处理强化效果。本发明的镁合金可采用低压铸造、砂型铸造等方法制备成型，铸件通过固溶和时效处理(T6处理)提高其综合力学性能。

RE能改善镁合金铸造性能，减少晶界低熔点析出物，提高综合力学性能和良好的固溶强化效果，在我国储量丰富，成本低；Zn可以提高熔体流动性，有明显固溶强化效果，但Zn的加入可以明显增大合金的热裂倾向性，恶化铸造成型性能。通过RE对晶界的强化，及其和Zn、Al对合金的力学性能的有益作用，以及各种元素的合理搭配，使得同AM100-T6相比具有更好的固溶强化(T6处理)效果，同AZ91相比具有更低的热裂倾向性。合金中不含贵重元素，成本低廉。合金用于生产薄壁、复杂有轻质量要求的大中型结构件，可采用低压铸造、砂型铸造、精密铸造或消失模方法铸造成型。

本发明的镁合金成分配方(质量百分比)为：7.5～9.5％Al，0.25～1.6％RE(富Ce混合稀土)，0.05～0.5％Mn，0～0.4％Zn，0.001～0.005％Be，杂质元素Si≤0.02％，Fe≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。

铸件通过T6(固溶+时效)处理以强化性能，具体工艺如下：在保护气氛下将铸件放入415±5℃的热处理炉中进行固溶处理，保温时间为：壁厚大于12mm件为14～24小时；壁厚小于12mm为6～12小时。取出空冷后再进行时效处理，即放在175±5℃的热处理炉中保温16小时，取出空冷。

本发明具有实质性的进步和广阔的商业应用前景。在不明显提高合金成本的情况下，大大提高合金的制备成型性能和综合力学性能。可采用任何通常的镁合金熔炼方法熔炼，在气体保护或熔剂保护的条件下进行低压铸造或者砂型铸造。采用热裂环法测试合金的热裂倾向性：临界断裂直径为Φ88(即环宽为10)，而相同条件下的AZ91的临界断裂直径为Φ58(即环宽为25)(合金的临界断裂直径越大或环宽越小则合金的热裂倾向性越小)，其热裂倾向性大大小于AZ91合金。低压铸造条件下合金室温抗拉强度、屈服强度、伸长率分别大于170Mpa、100Mpa、2.5％；T6条件下室温抗拉强度、屈服强度、伸长率分别大于220Mp、110Mpa、4.2％。砂型铸造条件下的室温抗拉强度、屈服强度、伸长率分别大于150Mp、80Mpa、2.3％；砂型铸造T6处理条件下的室温抗拉强度、屈服强度、伸长率分别大于210Mpa、110Mpa、4.0％。具体实施方式：

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例1：