[发明专利]一种低成本耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本耐热镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金由于具有较小的密度(是实用结构金属中密度最小的一种)使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。

传统的镁合金如AZ91D、AM50B、AM60B等获得了广泛的应用，依然是目前应用量最大的几种镁合金。这类镁合金的突出特点是具有优异的压铸工艺性能，这是它们获得广泛应用的主要原因之一。但是这些合金都具有一个缺点，就是在120℃以上温度的抗蠕变性能特别低。制约着镁合金在发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳等重要部件上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本耐热镁合金。该耐热镁合金成本比AZ91D、AM50B、AM60B等有少量增加、压铸工艺性能基本保持不降低，在150℃～175℃的抗蠕变性能大幅度提高，可以满足该镁合金在发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳等重要部件上的应用。

本发明的另一个目的是提供一种低成本耐热镁合金的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种低成本耐热镁合金中所添加的Mg-Nd中间合金。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种低成本耐热镁合金，其特征在于：该耐热镁合金是在AZ91D(名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.3)、AM50B(名义成分为：Al-5、Mn-0.4)或AM60B(名义成分为：Al-6、Mn-0.4)熔液中添加Mg-Nd中间合金，经压铸而成，其中，Mg-Nd中间合金的Nd的加入量为AZ91D、AM50B或AM60B镁合金量的0.10～3.0重量％。

所述的AZ91D名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.3；AM50B名义成分为：Al-5、Mn-0.4；AM60B名义成分为：Al-6、Mn-0.4。

一种制备本发明的耐热镁合金的方法，该方法包括下述过程：

第一步，熔铸Mg-(20～60)重量％Nd中间合金锭坯；

第二步，将Mg-(20～60)重量％Nd中间合金锭坯挤压成Φ2mm～Φ60mm的线材或棒材；

第三步，将传统的AZ91D、AM50B或AM60B镁合金熔化，按Mg-Nd中间合金的Nd的加入量为AZ91D、AM50B或AM60B镁合金量的0.10～3.0重量％，将Mg-(20～60)重量％Nd中间合金的线材或棒材切成段，再将Mg-Nd中间合金段预热到120～360℃，然后加入AZ91D、AM50B或AM60B熔液中，压铸成耐热镁合金。

在本发明的制备耐热镁合金的方法中，所述的第一步过程包括下述步骤：

(1)、将纯镁锭和纯Nd，按Mg-(20～60)重量％Nd中间合金的成份的重量百分比进行备料；

(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800℃，且向熔化炉通入保护气体；

(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd锭预热到100～500℃；

(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度控制在680～860℃；

(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于Nd的溶解和扩散；

(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液中；

(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成锭坯，或者将Mg-Nd中间合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造成锭坯。

在本发明的制备耐热镁合金的方法中，所述的第二步过程包括下述步骤：

(1)、根据需要制备的中间合金线材或棒材的直径，确定挤压用锭坯的直径，锭坯直径的确定原则是保证挤压比大于10，并且中间合金元素的-Nd含量越高，采用的挤压比越大；