[发明专利]一种镁合金锭料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是采用半固态触变成形时，制备镁合金锭料的一种方法。

背景技术

传统的金属成形主要分为两种：一种是金属的液态成形；另一种是金属的 固态成形。半固态成形技术是20世纪70年代美国麻省理工学院的 M.C.Flemings教授等提出的一种金属成形新方法，即半固态加工技术。触变成 形是半固态加工技术的一种，是指把部分熔融的非枝晶合金锭料在模具中成形 出近净型零件。触变成形是铸造和锻造的复合，与传统的成形技术相比，具有 明显的优越性：触变成形件没有(或少量)缩松和夹杂，力学性能高，气密性 好，而且能够进行热处理，另外，通过改善模具内腔面的质量，可以很容易的 制备高表面质量的触变成形件。触变成形技术最关键的环节是获得具有细小均 匀非枝晶组织的锭料。研究者发现当坯料尺寸较小时，用箱式电阻炉对坯料进 行等温热处理能够制得具有触变成形所需组织的锭料。然而，随着坯料直径的 增大，其组织变得越来越不均匀，坯料外围因加热时间长导致组织粗大，而内 部因实际加热时间短或温度低，组织没有完全分离，这种差别在枝晶发达的合 金中尤其严重，随热处理前锭料中晶粒的尺寸减小而呈现减弱趋势。因而，这 种制备锭料的方法在工业化生产中受到限制。目前，为了解决这个难题主要的 方法是采用电磁搅拌设备制备二次加热用的坯料或者引入细化剂制备细晶的坯 料，然后再采用箱式电阻炉对该锭料进行等温热处理。采用电磁搅拌设备成本 较高。而对于引入细化剂制备细晶坯料的方法，由于细化剂的作用不稳定，所 以不但明显增加成本而且等温热处理后的非枝晶锭料质量难以控制。因此，这 两种方法工艺复杂，成本高，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是在不引入细化剂的前提下，采用二次等温处理，通过改善 铸锭(坯料)的原始组织即可制备出符合挤压或压铸要求的触变成形非枝晶锭 料，使镁合金在成形中降低能耗，减小缩孔及缩松，成形后可进行热处理进一 步提高力学性能。

本发明是一种镁合金锭料的制备方法，在熔炼过程中用氩气，或者体积百 分含量99.9％的二氧化碳气体与体积百分含量0.1％的六氟化硫气体组成的混 合气体进行保护，其步骤为：

(1)将原料放入熔炼装置中，升温至740～760℃进行精炼并保温10～30 分钟，在680～710℃浇注成铸锭，根据成形工件所需的锭料重量及等温热处理 工具形状对铸锭进行切割；

(2)将铸锭放入加热装置中进行二次等温热处理，即在300～480℃区间保 温10～90分钟，进行铸锭组织调整，然后进行水淬；

(3)烘干以后在500～630℃区间保温10～90分钟，然后水淬。

在整个熔炼过程中，采用熔剂进行覆盖。

本发明的有益效果是：使挤压或压铸工作温度降低100～180℃左右，可控 制范围大，适用各种牌号的镁合金，可进行规模化生产，降低能耗，可避免镁 合金在全液态容易氧化燃烧产生夹杂及氧化皮带入铸件降低力学性能的问题， 具有较好的流动性，并可在较小的压力下成形。

具体实施方式

结合本发明技术方案的内容提供以下具体实施方式：

首先用井式电阻炉制备所需要的镁合金，熔炼过程中采用氩气进行保护， 或者体积百分含量99.9％的二氧化碳气体与体积百分含量0.1％的六氟化硫气 体组成的混合气体进行保护，炉料完全熔化以后进行人工搅拌，使炉料成分均 匀，然后升温至740～760℃进行精炼，而后保温10～30分钟，再降低温度到 680～710℃浇铸成铸锭。根据成形工件所需的锭料重量及等温热处理工具形状 对铸锭进行切割，之后在箱式电阻炉中300～480℃保温10～90分钟，取出水淬， 烘干，再次在500～630℃保温10～90分钟，迅速取出进行水淬，然后进行后续 的半固态加工。精炼剂为C₂Cl₆，其加入量为炉料重量的0.5～1％；在整个熔炼 过程中采用熔剂进行覆盖，所采用的熔剂的组分为：按重量百分比计，氯化镁 38～46％，氯化钾32～40％，氯化钡5～8％，氯化钙3～5％，其它为杂质。

采用本发明的方法，使晶粒尺寸控制在20～50μm，平均可达35μm。另外， 固相率范围可通过改变保温温度及保温时间在30～70％范围内调整。