[发明专利]镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及镁合金，具体地说是镁合金的制备方法。

背景技术

镁合金以其强度高、减震能力强和铸造成型工艺性能好等特点，在同其它轻质材料的竞争中取得明显优势，受到汽车、航空工业及3C产业的青睐。然而，传统镁合金仍然存在强度较低、韧性差和塑性加工困难等问题，使镁合金的应用受到了限制。因此，通过各种措施来改善现有镁合金的力学性能，成为扩大镁合金应用范围的重要途径。其中，合金化是提高镁合金力学性能的一种常用方法，特别是向合金中添加稀土元素，可以起到净化合金、改善合金组织，提高合金常温高温力学性能和耐蚀性的作用。

CN101279361B公开了“一种高强韧镁合金的制备方法”，利用喷射沉积制备工艺获得了高强韧镁合金。但该方法的制备过程复杂难以控制，对设备要求高，制备成本较高，且生产率低，不利于实现产业化的生产。CN102162054A披露了“一种高强韧镁合金及其制备方法”，制备出了Mg-Al-Zn-Gd高强韧镁合金，其化学组分按质量比组成：Al7-8%，Zn0.7-1%，Gd4.1-6.9%，杂质元素Mn＜0.12%，其余为Mg。该专利通过添加稀土Gd以改善镁合金的强韧性，但该专利中稀土Gd的添加量较多，大大提高了成本，不利于产业化生产，且需经热处理工艺，延长了整体工艺周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供镁合金的制备方法，采用压铸的方法，通过控制材料成分，在常规凝固条件下制备出具有自生增强相的镁合金，并经过设置压铸工艺参数，从而制得高强韧的镁合金产品，同时克服了现有技术的对设备要求高、制备成本较高、生产率低和不利于实现产业化生产的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：镁合金的制备方法，采用压铸的方法，具体步骤是：

第一步，制备Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金铸锭

依据目标合金中各组分元素的质量百分比：Mg为92.0～93.0%、Zn为2.0%、Al为4.0%、Y为1.0%、Ca为0～1.0%，称取所需质量的纯度99.99%的镁锭、纯度99.99%的锌锭、纯度99.99%的铝锭、钇含量25wt%的Mg-Y中间合金和钙含量20wt%的Mg-Ca中间合金为原料进行备料；将称量好的上述所有原料置于气体保护熔炼炉中，在750℃温度下进行熔炼，熔炼过程中通入体积比为CO₂:SF₆＝100:1的CO₂/SF₆混合气体进行保护，待所有原料完全熔化后，搅拌2分钟，除去表面杂质，静置保温5分钟后，在通入体积比为CO₂:SF₆＝100:1的CO₂/SF₆混合气体进行保护的条件下，浇注到内型腔尺寸为高25cm和直径Φ15cm的铸铁模具中，空冷至室温，制得Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金铸锭，其铸态组织中包含Mg₃Zn₆Y准晶相、Al₂Y相、（Al₂Ca）相、α-Mg和共晶相；

第二步，用压铸方法制备高强韧Mg-Zn-Al-Y-（Ca）镁合金

将第一步制得的Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金铸锭通过MDO250型镁合金熔化炉进行熔化，保护气体采用N₂和SF₆混合气，其中SF₆的体积百分比浓度为0.7%，设置保护气体的工作压力为0.3MPa，供气温度为350℃，等待压射时长为2s，熔室温度为710℃，泵室温度为700℃，待Mg-Zn-Al-Y-（Ca）母合金铸锭完全熔化后，用DCC630m冷室镁合金压铸机压铸试样棒，压铸机的压铸工艺参数如下：模温机温度180℃、模具预热时间45min、压射低速80%、一快位置100mm、二快位置240mm、二快速度70%、增压位置380mm、增压速度65%、压射终止530mm、压射时间4s、冷却时间5s、增压压力40MPa和调模压力12MPa，在上述设置压铸工艺参数下启动压铸机进行压铸，从而制得长20cm和Φ15mm的高强韧Mg-Zn-Al-Y-（Ca）镁合金材料。

上述镁合金的制备方法，其中目标合金中各组分元素的质量百分比优选：Mg为93.0%、Zn为2.0%、Al为4.0%和Y为1.0%。

上述镁合金的制备方法，其中目标合金中各组分元素的质量百分比优选：Mg为92.5%、Zn为2.0%、Al为4.0%、Y为1.0%和Ca为0.5%。