[发明专利]一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法

说明书

本发明涉及一种Zn‑Mg‑Ti中间合金及用于制备Mg‑Zn系镁合金的方法，Zn‑Mg‑Ti中间合金是以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料，采用铸造方法获得成分范围为Ti3~5wt%、Mg12~14wt%、余量为Zn的Zn‑Mg‑Ti中间合金。该合金熔点在720℃左右，非常适合于添加于镁熔体中，克服了由于Ti的熔点远高于镁的沸点及Ti在镁中的固溶度很低而造成的Ti添加难度大和工艺复杂的问题，从而在Mg‑Zn系合金中成功实现了Ti的微合金化改性。该中间合金的加入，不仅有效细化了Mg‑Zn合金晶粒，而且所得到的Mg‑Zn‑Ti镁合金中的α‑ Mg+ MgZn₂共晶相的数量大大减少，合金的塑性和耐腐蚀性能明显提高。

技术领域

本发明属于镁合金熔铸技术领域，特别是涉及一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法。

背景技术

Mg-Zn系合金是一类重要的商用镁合金，该类合金由于MgZn₂相的时效析出强化使合金具有较高的强度，属高强镁合金。二元Mg-Zn合金由于晶粒粗大、铸造热裂倾向严重，目前商用Mg-Zn系合金中通常加入微量Zr细化晶粒和改善铸造性能，形成Mg-Zn-Zr三元合金，其典型牌号为ZK60（4.8~6.2wt%Zn, 0.45~0.8wt%Zr，余量Mg）。Mg-Zn-Zr合金凝固结晶时，Zr首先从镁熔体中析出并作为随后结晶的α- Mg固溶体的形核基底、细化Mg晶粒，在凝固结晶后期，形成α- Mg+ MgZn₂离异共晶。Mg-Zn-Zr合金中大量该低熔点共晶相的存在，不仅导致合金塑性成形性能恶化，而且由于共晶相与基体相之间的电位差形成的原电池反应，加剧了镁的腐蚀，降低了镁合金的耐腐蚀性能。如何在保持Mg-Zn系高强度的同时，改善合金的塑性和耐腐蚀性能，是镁合金应用中面临的重要问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种Zn-Mg-Ti中间合金，其特征在于，以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料，其重量百分比为：Ti3~5wt%，Mg12~14wt%，余量为Zn。

进一步，所述Zn-Mg-Ti中间合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用将钛粉夹于两层锌块之间的布料方式，将锌和钛粉置于坩埚炉内，在CO₂+SF₆混合气体保护气氛下，升温至500~600℃，使锌全部熔化，并适当搅拌；

（2）在熔体中加入纯镁，继续升温至720~780℃，待镁全部熔化后保温30~60min，保温期间每间隔10~15min搅拌一次，然后加入精炼剂除渣精炼；

（3）将合金熔体浇注成型即得Zn-Mg-Ti中间合金。

进一步，所述Zn-Mg-Ti中间合金用于制备Mg-Zn系镁合金的方法，包括以下步骤：

（1）在CO₂+SF₆混合气体保护气氛下，于坩埚炉中加热熔化工业纯镁，保温5~10min，扒渣；

（2）调整坩埚炉温至700~740℃，加入上述Zn-Mg-Ti中间合金，加入量为6~8 wt%；待全部熔化后，搅拌，保温10~40min，然后加入精炼剂除渣精炼；

（3）将合金熔体浇注于预热至~350℃的模具中，获得Mg-Zn-Ti镁合金。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：