[发明专利]一种高强耐蚀稀土铸造镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造镁合金及其制备方法，尤其是涉及高强耐蚀稀土铸造镁合金及其制备方法，属于金属材料或者冶金技术领域。

背景技术

镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度和良好的切削加工性能，在汽车、航天航空和军事装备领域具有广泛的应用前景。铸造镁合金在镁合金应用中占很大比重。但是材料力学性能偏低、耐腐蚀性能差，严重制约了镁合金的应用，尤其是特殊环境要求的功能部件，主、次承力部件。对于高性能镁合金部件，压铸工艺不能满足需要，由于镁合金的铸造工艺性能普遍不如铸造铝合金，铸造镁合金的热容比铸造铝合金低三分之一左右，薄壁复杂部件无法采用重力金属型铸造实现成型。

另查专利申请号为200610157013.5的中国专利一种含有稀土的镁合金及其制备方法，就是采用压铸工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种高强耐蚀稀土铸造镁合金及其制备方法，本发明的镁合金材料具有良好的室温力学性能和耐腐蚀性能，铸造工艺性能良好，可以实现高品质部件的制造。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高强耐蚀稀土铸造镁合金，其特征在于：镁合金的组分及其重量百分比为：

Nd    1.8～4.0(wt)％；

Gd    1.0～2.0(wt)％；

Zn    0.2～0.8(wt)％；

Zr    0.4～1.0(wt)％；

Ca    0.0～0.8(wt)％；

Fe、Cu和Ni杂质元素的总含量不大于0.02(wt)％；

Mg    为余量，补足至100(wt)％。

一种高强耐蚀稀土铸造镁合金的制备方法，其特征在于步骤依次为：

(1)将纯镁、Mg-Nd中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Ca中间合金、纯Zn在150～250℃预热；

(2)熔化纯Mg：将纯镁加入到刷过涂料并经过150～250℃干燥烘烤的坩埚中熔化，坩埚通入SF₆/CO₂混合气体，SF6体积含量0.5～2.0Vol％；

(3)加入Nd和Gd：在680～730℃先加入Mg-Nd中间合金，熔化后搅拌，之后再加入Mg-Gd中间合金，熔化并搅拌熔体；

(4)加入Ca和Zn：在700～730℃加入Mg-Ca中间合金和工业纯锌，熔化后搅拌熔体；

(5)加入Zr：将熔体温度升至760～785℃，加入Mg-Zr中间合金并熔化，搅拌均匀，之后静置10分钟～20分钟，捞去浮渣，在720～750℃进行浇铸。

所述的浇铸采用砂型铸造、低压铸造、差压铸造和挤压铸造来制造铸锭或者各类非压铸镁合金铸件。

所述的铸锭或者各类非压铸镁合金铸件采用如下固溶处理方法和时效处理方法：

(1)固溶处理方法：温度520～540℃，时间6～10小时，水或者油淬火；

(2)时效处理方法：温度200～220℃，时间8～16小时。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

铸造试样经过T6处理，室温抗拉强度和延伸率分别不小于240MPa和5％，200℃温度下抗拉强度和延伸率分别不小于200MPa和7％。

本发明的镁合金，对其进行铸造工艺性能测试，熔体在720～750℃下浇铸，铸型室温螺旋型流动性试样的长度不小于250mm，断面收缩率不大于1.3％。

本发明的镁合金经过T6处理后，试样在室温5％NaCl中性水溶液中，72小时全浸腐蚀率测试结果平均腐蚀率不超过每天每平方厘米0.22毫克，即0.22mg.cm-2d-1。

发明的铸造镁合金具有熔炼过程的可控性，成本适当，力学性能、腐蚀性、铸造工艺性能好等优点，本发明的铸造镁合金可采用砂型铸造、低压铸造、差压铸造或者挤压铸造等工艺制造各类非压铸镁合金部件。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施实例1：

采用本发明的镁合金材料通过砂型铸造工艺制造铸件。

合金组分：

Nd    2.5(wt)％；

Gd    1.2(wt)％；

Zn     0.4(wt)％；

Zr     0.4(wt)％；

Ca     0.8(wt)％；

Fe、Cu和Ni杂质元素的总含量不大于0.005(wt)％；

Mg     余量。

熔炼步骤为：