[发明专利]一种Al‑P中间合金增强的Mg‑Sn‑Si‑Al‑P镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种Al-P中间合金增强的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有高的比强度和刚度、减震性能、磁屏蔽性能、切削性能及可回收性，使得镁合金近年来在工业上得到了越来越广泛的应用。其中，又以镁合金在汽车零部件中的应用为重点，以满足汽车工业轻量化的要求。由于汽车轮毂等零部件需要具有较高强度和较高塑性的材料，并且要求耐磨，耐腐蚀，表面光洁度好，能在较恶劣的环境条件下使用，所以镁合金在汽车上的应用一直是研究应用的热点。目前，Mg-Sn-Si系镁合金的综合性能仍达不到汽车轮毂等零件的使用要求，尤其是强度方面。

发明内容

针对目前Mg-Sn-Si系镁合金强度低的状况，本发明提供一种Al-P中间合金增强的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金及其制备方法，Mg-Sn-Si-Al-P镁合金在综合性能方面得到明显提高，改善了合金的抗拉强度，提高了布氏硬度，提升了合金品质；制备方法采用在Mg-Sn-Si系镁合金的基础之上，通过适当工艺加入一定量的Al-P中间合金，通过调质细化处理，改善合金的强度。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种Al-P中间合金增强的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金，由以下重量百分比的组分组成：5.0％～8.0％的Sn、1.0％～2.5％的Si、0.0965％～0.965％的Al、0.0035％～0.035％的P、88.2％～93.4％的Mg和不超过0.5％的杂质。制备的此范围的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金的Mg₂Si尺寸可细小到8～20um，合金的布氏硬度可达到115～125HBW，抗拉强度可达到170MPa～195MPa，伸长率可达到4.2％～4.8％。

作为优选，一种Al-P中间合金增强的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金，由以下重量百分比的组分组成：5.5％的Sn、1.25％的Si、0.25％的Al、0.01％的P、92.7％的Mg和0.29％的杂质。制备的该Mg-Sn-Si-Al-P镁合金的Mg₂Si尺寸可细小到8um，合金的布氏硬度可达到125HBW，抗拉强度可达到195MPa，伸长率可达到4.8％。

一种Al-P中间合金增强的Mg-Sn-Si-Al-P镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按一定重量配比的Sn、Mg-Si中间合金和Mg为原料，将铁坩埚预热到220℃下放入原料，加热并升温至740℃～760℃熔化，待合金完全熔化，静置20～30分钟，熔炼过程中通入气体保护；

(2)加热待熔体温度达到740～760℃时，加入一定重量配比的Al-P中间合金，搅拌均匀后，待Al-P中间合金完全熔化并且将合金液调至730～750℃，静置15～20分钟后浇注铁模具中凝固成形，制得Mg-Sn-Si-Al-P镁合金，熔炼过程中通入气体保护。

作为优选，步骤(1)中所述Mg-Si中间合金选用Mg-5.3％Si中间合金的形式。

作为优选，步骤(1)中按重量配比的5.0％～8.0％的Sn、18.9％～47.2％的Mg-5.3％Si中间合金、42.3％～75.1％的Mg为原料。

作为优选，步骤(1)中按重量配比的5.5％的Sn、23.6％的Mg-5.3％Si中间合金、69.65％的Mg为原料。

作为优选，步骤(2)中所述Al-P中间合金选用Al-3.5％P中间合金的形式。

作为优选，步骤(2)中加入质量分数为0.1％～1.0％的Al-3.5％P中间合金。

作为优选，步骤(2)中加入质量分数为0.3％的Al-3.5％P中间合金。

作为优选，步骤(1)和步骤(2)中，熔炼过程中通入SF₆:CO₂体积比为1:200的气体保护。

通过添加Al-P中间合金到上述熔融态的Mg-Sn-Si镁合金中，在Mg-Sn-Si镁合金中，一部分P是以固溶态存在于颗粒状的Mg₂Si相中，另一部分的P以Al-P的形式存在，由于P和Al-P的存在而使得汉字状的Mg₂Si晶体生长速度发生了改变，从而促进Mg₂Si相向颗粒状的转变。