[发明专利]用于高速挤压的变形镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属加工技术领域的合金及其制备方法，具体是一种用于挤压速度不小于15m/min的变形镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是密度最小的金属结构材料之一，被誉为“21世纪商用绿色环保和生态金属结构材料”。近年来汽车工业的迅猛发展以及紧迫的汽车轻量化(节能、安全、环保)要求使镁合金在汽车上的用量迅速增长。变形镁合金材料可以提供尺寸多样的板、棒、型材及锻件产品，并且可以通过材料组织结构控制，热处理工艺改进，获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足多样化结构件的要求，这刚好适合汽车中越来越多地采用压力加工产品的特点。因此，变形镁合金及其制品将代表21世纪镁合金在汽车工业中更高层次的应用方向，其应用领域可进一步扩大到航天航空、交通运输、电子器件、体育、办公，尤其是军工领域，发展变形镁合金及其变形加工技术具有重要的意义。

Mg-Al-Zn系合金是常用的商用变形镁合金，这与其可挤压性能高和良好的综合力学性能是分不开的。Al元素在镁中有很大的室温固溶强化能力，如果需要高的屈服强度，Al含量可以增加到8％左右。但是，在此合金系中，低的Al含量是经常所采用的，因为低的Al含量可以显著的提高其最大的可挤压速度，以降低生产成本，其中AZ31合金的最大挤压速度可以达到20m/min，当Al含量增大至8％，即AZ80合金，其最大挤压速度只有2m/min左右，生产成本很高。因此，AZ31合金是目前最常用的商用变形镁合金。

经过对现有技术的检索发现，张青来，卢晨，丁文江，分流挤压镁合金管材工艺研究，(《轻合金加工技术》，2003，31(10)，28-30)公开了一种采用分流模进行镁合金管材挤压生产方法，其挤压坯料采用AZ31B合金连铸棒，挤压速度在0.5-1.5m/min，由于所生产管材的挤压比较大，因此随着挤压速度的增大，挤压过程中产生的温升也升高，而使得在模具出口处的温度急剧上升，这样会造成挤压终了产品显著的晶粒长大，甚至导致挤压产品的表面出现裂纹。

进一步检索发现，袁广银，孙扬善，张为民，Bi对铸造镁合金组织和力学性能的影响(《铸造》，1998，5，p5-7)中记载了AZ31合金中的强化相只有Mg₁₇Al₁₂，由于其较低的高温稳定性，在挤压过程中会熔解掉，并不能形成足够的钉扎以阻止晶粒的长大，使得挤压终了产品的力学性能较低。要保持挤压终了产品较高的力学性能，则AZ31合金的挤压速度不能大于10m/min，这就间接的增加了生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于高速挤压的变形镁合金及其制备方法，可用于进行挤压速度不小于15m/min的高速挤压生产，降低生产成本，挤压终了产品晶粒细小且具有较高的力学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于高速挤压的变形镁合金，其组分的重量百分比为：2-9％Al、0.1-1％Mn、0.1-3％Si、0.1-2％Ce、0.1-1％Y、0.1-1％Sr、0.1-1％Sb，其余为Mg₉₉₉₅。

所述的Mg₉₉₉₅是指：参照GB/T 3499-2003，其杂质元素Ni≤0.001％、Cu≤0.002％、Fe≤0.003％。

本发明涉及上述用于高速挤压的变形镁合金的制备方法，首先将工业用镁合金熔炼炉加热至400-500℃，加入Mg₉₉₉₅、纯铝锭和纯硅，待纯镁锭、铝锭和纯硅全部熔化搅拌后，加入预热至180-220℃的Al-Mn_10-20、Mg-Ce_25-50、Mg-Y_25-90、Al-Sr_10-30中间合金，合金全部熔化后，将合金液温度升至730-780℃，加入Sb，搅拌后加入镁合金精炼剂进行精炼，保温静置20-60分钟后，将合金液温度降至690-760℃浇注成用于高速挤压的变形镁合金。

本发明容易操作且生产成本较低，挤压速度不小于15m/min，比现有技术有大幅度提高，在高速挤压的过程中会析出细小弥散的Al-Mn相、Mg-Ce相、Mg-Si相、Mg-Y相，Mg-Sb相这些合金相具有较高的熔点，在挤压过程中不会熔解掉，能够对挤压后的晶粒起到足够的钉扎作用以阻止其长大，细小的晶粒决定了其挤压终了产品具有较高的力学性能，可以用于生产车窗框架、座椅骨架等汽车部件；还可以挤压成棒材，作为航空航天领域的零部件坯料。

具体实施方式