[发明专利]一种锶变质含硅高强镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铝(Al)、硅(Si)与锶(Sr)的锶变质高强镁合金及其制备方法，属于金属材料类及冶金领域。

背景技术

作为目前实际应用中最轻的金属结构材料，镁合金具有许多优良性能，如密度小、比强度和比刚度高以及良好的电磁屏蔽与减震性能，被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”，面对全球性的能源危机和环境污染问题，镁合金在许多工业领域中呈现良好的发展前景。据预测，在汽车工业领域，镁的应用量将平均每年增长15％。

含Si镁合金是一种目前商业应用广泛的耐热镁合金，这是由于形成的Mg₂Si强化相具有高溶点(1085℃)、与基相近的低密度(1.99g/cm^-3)、高弹性模量及低热膨胀系数等特点。然而，含Mg₂Si的合金只能用于冷却速度较快的压铸，而不能用砂铸或金属型铸造。原因是在较慢的冷却速度下Mg₂Si强化相会形成粗大的汉字状形貌，从而恶化合金的能.如何细化合金的组织成为解决问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锶变质含硅高强镁合金及其制备方法，克服现有含Si镁合金组织、强化相Mg₂Si粗大等缺陷，通过添加合金元素作为细化变质剂来细化含Si镁合金组织，变质合金中的粗大强化相Mg₂Si，从而改善含Si镁合金性能，以便扩大含Si镁合金的应用范围。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种锶变质含硅高强镁合金，其组分及重量百分比为：

Al：0-6.0％，Si：0.5-2.0％，Sr：0.01-1.0％，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。

本发明优选配方(重量百分比)为：

Al：2-3％，Si：0.5-1％，Sr：0.05-0.1％，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。

本发明的熔炼与铸造工艺如下：

(1)先将纯Mg、纯Al、纯Si在150-200℃预热20-30分钟，并烘干；将精炼剂以及模具在150-200℃预热30-60分钟；

(2)将纯Mg在CO₂与SF₆混合气体保护下熔化，熔化后待熔体温度为700-720℃时，向熔体中加入预热纯Al、纯Si，以及工业纯Sr或者含Sr中间合金，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至730-750℃加入精炼剂进行精炼，在730-750℃保温20-30分钟后降温至700-730℃；

(3)撇去浮渣后，在CO₂与SF₆混合气体保护下进行浇铸成型。

所述Sr元素的加入方法是：将工业纯Sr或者含Sr中间合金从防氧化环境中取出，干燥并经铝箔包裹后，用钟罩迅速压入熔体液面以下5-10分钟，熔体在730℃-750℃保温20-30分钟后，对合金液精炼后进行铸造。

所述含Sr中间合金为Mg-Sr中间合金形式或者Al-Sr中间合金形式。

所述CO₂与SF₆混合气体中，SF₆体积分数为0.5％。

所述浇铸成型，采用压铸、低压铸造、金属型铸造或砂型铸造。

本发明精炼剂采用镁合金熔炼常用的精炼剂(如RJ-2熔剂，加入量占熔体重量的1％)。

本发明的优点及有益效果如下：

1、与现有镁合金相比，本发明具有实质性特点和显著进步，该发明熔炼工艺简单，合金成本低，强度与塑性高。

2、本发明通过在含Si镁合金通过添加工业纯Sr或者Mg-Sr中间合金或者Al-Sr中间合金，来细化合金晶粒尺寸，变质含Si镁合金中Mg₂Si强化相，起到组织细化和合金强化的作用。

3、本发明合金在铸态下，抗拉强度σ_b达到177-221MPa，屈服强度σ_0.2达到69-101MPa，延伸率δ达到7.1-8.4％，不需要热处理，即可直接使用。

附图说明

图1是未添加Sr的Mg-3Al-1Si合金的晶粒组织宏观图。

图2是添加Sr后的Mg-3Al-1Si-0.05Sr合金的晶粒组织宏观图。

图3是未添加Sr的Mg-3Al-lSi合金的Mg₂Si形貌组织图。

图4是添加Sr后的Mg-3Al-1Si-0.05Sr合金的Mg₂Si形貌组织图。

具体实施方式