[发明专利]一种Mg-Al-Mn-Nb压铸耐热镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及合金新材料领域，特别涉及一种Mg-Al-Mn-Nb压铸耐热镁合金。

背景技术

镁合金具有比强度高，比刚度高，阻尼减震性好，电磁屏蔽效果佳，机加工性能优良，零件尺寸稳定，易回收等优点。因此，在航空、航天、汽车、计算机、电子、通讯和家电等行业都具有非常广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。

但是限制镁合金得到广泛应用的关键问题之一就在于其较低的耐热性，如汽车自动变速箱和发动机缸体的使用温度一般在200℃左右，而普通工业镁合金只能在120℃ 以下使用，而MgAlMn系镁合金在在200℃高温下的抗拉强度仅为几十MPa，不适于在高温环境下工作。研究证实合金的蠕变强度是度量其耐热性的重要指标，镁合金的蠕变形变在很大程度上是由于晶界的滑移变形，因此第二相的形貌及稳定性成为影响其抗蠕变性能的关键因数，在常见的铸造镁铝合金中β相（Mg₁₇Al₁₂，镁十七铝十二相）是室温下的主要强化相，但是β相的熔点较低（437℃），随着温度升高，原子扩散加剧，容易软化和粗化，造成高温下晶界强度明显减弱，从而导致在形变过程中易于沿晶界滑动以及形成裂纹；另外，在温度较高时，这些合金基本上会沿晶界非连续析出粗大的胞状β相，从而更进一步促进晶界的滑移形变，因此，β相的形成，通常被认为是降低镁铝合金高温抗蠕变性能的主要因数。

现有技术中通常在镁合金中添加稀土元素来改善镁合金的性能，如添加稀土元素铱（Y）或者钕（Nd），但是随着稀土在诸多领域的广泛运用，稀土资源正面临着枯竭，稀土价格也不断走高，变得十分的昂贵，这样将直接导致镁合金的成本升高，难以满足于工业生产的要求，开发廉价的，综合性能良好的耐热镁合金成为目前的重中之重。

发明内容

为了提供一种廉价的、综合性能良好的耐热镁合金，本发明实施例提供了一种Mg-Al-Mn-Nb压铸耐热镁合金。所述技术方案如下：包含的组分及其重量百分比为：Al 1.5-25%、Mn 0.13-2%、Nb 0.001-4%，Mg为余量，允许含微量的杂质元素。

优选地，包含的组分及其重量百分比为：Al 1.6-6.5%、Mn 0.13-0.7%、Nb 0.05-1%，Mg为余量，允许含微量的杂质元素。

更优选地，包含的组分及其重量百分比为：Al 4.4-6.5%、Mn 0.20-0.6%、Nb 0.05-0.6%，Mg为余量，允许含微量的杂质元素。

其中，合金中的Nb元素由铌铝中间合金的形式加入。

本发明没有采用在镁合金中加入昂贵的稀土元素来提高镁合金的耐热性，而是加入了价格相对便宜的铌元素来提高合金的耐热性，使其生产成本降低。具体地，铌能与铝结合，形成一些耐高温的金属化合物，这些金属化合物分布在晶界上，替代了部分β相，改变了β相的结构，从而提高镁合金的耐热性。并且具有配制、熔炼简单，即可以通过标准的金属锭、标准的中间合金锭或标准牌号的压铸镁合金，经配料计算按常规的熔炼工艺即可得到本发明实施例中的压铸耐热镁合金。如可以采用下面三种常见的熔炼工艺得到，但并不作为本发明的限定。

工艺一：按照前述镁合金的组成和重量百分比，在电阻炉中加入镁锭、铝锭、镁锰中间合金、铌铝中间合金，给所用电阻炉升温，当加入的上述金属快熔化时采用气体保护或者覆盖剂保护。升温到720℃-780℃，搅拌，在720℃-780℃静置保温30分钟，得合金液。用所得合金液浇一小块样品，检测其熔炼质量，如：按照气体含量检查方法进行气体含量检查，如果质量较差，需进行精炼处理；如果质量合格，将所述合金液调温到700℃-740℃扒渣，然后进行浇注，即得到本发明合金的铸件。

本工艺中电阻炉也可以用其他熔炉代替；保护气体为氩气，当然也可以采用其他的保护气；覆盖剂和中间合金产品为市场上销售产品或自己调配；精炼处理方法采用本行业的常规方法。

工艺二：按照前述镁合金的组成和重量百分比，在真空炉中加入镁锭、铝锭、锰块或锰剂、铌铝中间合金，升温至820℃，保温2-8小时，然后降温到720℃-780℃，搅拌。待所加入的金属熔化后在720℃-780℃保温30分钟，得合金液，采用气体保护或者覆盖剂保护防止合金液氧化。用所得合金液浇一小块样品，检测其熔炼质量，如：气体含量的检查，如果质量较差，需进行精炼处理；如果质量合格，将所述合金液调温到700℃-740℃扒渣，然后进行浇注，即得到本发明合金的铸件。