[发明专利]一种镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料制备技术领域，具体为一种镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法。

背景技术

镁合金具有比重轻、阻尼性能良好、比强度和比刚度高、铸造和切削性能优异等一系列物理、力学性能的优点，广泛的用于航天、电子、汽车、国防等领域。镁合金塑性差，变形难，铸造镁合金占镁合金使用总量的90%，铸造镁合金中，Mg-Al系合金不含昂贵的稀土元素和Zr 元素，因此Mg-Al系铸造合金有更大的应用空间。但Mg-Al系合金铸造过程中会产生枝晶偏析，粗大的第二相会阻碍基体的塑性变形，造成应力集中，导致材料断裂，因此必须对铸造Mg-Al系合金进行均匀化热处理。

研究表明（郭强，严红革，陈振华等.均匀化退火工艺对铸态AZ80镁合金组织与性能的影响[J]. 金属热处理，2006，7(31):77-80），通过对铸态Mg-Al系合金进行均匀化处理可以有效消除铸锭的枝晶偏析，获得组织成分均匀，综合力学性能优异的铸态镁合金。目前，国内外对铸造Mg-Al系合金的均匀化处理作出了一定的研究，建立了一系列理论和工艺规范。Mg-Al系合金在凝固过程中有较大的结晶区间，容易造成成分不均匀，对于大尺寸铸件，由于各处的温度不一致，更加重了这种成分偏析。常规的均匀化工艺为：直接放入加热炉中，升温至设定温度，空冷或水冷至室温。这种常规均匀化工艺只能处理Φ220mm以下的镁合金铸锭。

随着镁合金应用的越来越广泛，对大尺寸镁合金铸锭的需求也逐渐加大，对其均匀化工艺也提出了更高的要求。大尺寸镁合金铸锭在均匀化工艺的难点主要有：（1）大尺寸铸锭在凝固和以后的冷却过程中会产生较大的铸造应力难以快速释放，容易导致中心区域晶粒在均匀化过程中长大；（2）大尺寸铸锭冷却速率问题：冷却速度太快，容易产生应力，导致开裂；冷却速度太慢，导致析出强化，不利于后续变形和热处理；（3）加热方式和加热速度难以选择，一旦选择不当，便可能使合金受热不均，枝晶不能有效熔解，从而造成综合力学性能不佳。

目前，对Φ≥220mm的镁合金铸锭的均匀化工艺在相关文献中未见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法，可最大程度的消除铸造合金中的成份偏析现象，使合金元素在铸锭中均匀分布，确保其各部分力学性能均匀一致，保证零件的使用性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法，包括如下步骤：将镁合金以10-20℃/min的速度升温至410-440℃，在410-440℃下保温20-30小时，然后以40-50℃/min的速度降温至120-170℃，并在120-170℃下保温4-10小时。

优选的，所述的镁合金为Mg-Sn-Zn合金。

优选的，所述的Mg-Sn-Zn合金包括如下成分：Mg87~97%、Sn2~8%、Zn1~5%。

优选的，将镁合金以15℃/min的速度升温至410℃，在410℃下保温20小时，然后以45℃/min的速度降温至150℃，并在15℃下保温6小时。

本发明的有益效果为：

在本发明的镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法的处理温度下，能够达到如实施例6所述的均匀化效果，提高合金的显微硬度，确保其各部分力学性能均匀一致，保证零件的使用性能；并且使得铸态Mg-Sn-Zn合金铸态组织中的网格状与颗粒状析出相全部消失，最大程度的消除铸造合金中的成份偏析现象，使合金元素在铸锭中分布均匀。

附图说明

图1为Mg-Sn-Zn合金铸态组织图

图2为Mg-Sn-Zn合金经410℃均匀化处理20h效果图

图3为Mg-Sn-Zn合金经410℃均匀化处理20h后在150℃下保温6小时效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明的镁合金铸锭变温均匀化退火等温冷却处理方法，包括如下步骤：将镁合金以10℃/min的速度升温至410℃，在410℃下保温20小时，然后以40℃/min的速度冷却至120℃，并在120℃下保温4小时。

所述的镁合金为Mg-Sn-Zn合金。

所述的Mg-Sn-Zn合金包括如下成分：Mg87%、Sn8%、Zn5%。

实施例2