[发明专利]镁基合金的半连续铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金铸造领域，特别是涉及一种镁基合金的半连续铸造工艺。

背景技术

目前镁合金生产常采用半连续铸造技术，即以一定的浇铸速度将镁合金连续浇入特制的定模——结晶器内，并以一定的速度将铸锭拉出，脱离开结晶器的已凝固成铸坯的部分立即受到来自结晶器下缘处的二次冷却水的直接冷却，锭坯的结晶层也随之连续地向中心区域推进并完全凝固结晶，待拉出所要生产的铸锭长度后，再进行第二次浇铸，直至铸坯长度达到规定尺寸后，停止铸造，卸下铸坯，铸造机底座回到原始位置，即完成一个铸次。

但是，由于镁合金是密排立方体结构，且导热能力较低，在铸造过程中容易造成晶粒粗大、成分偏析以及热裂纹等问题。因此，采用传统半连铸工艺生产的镁合金质量较差。大量试验表明，在镁合金铸造过程中，分不同的时间、不同的温度，分批加入中间合金，可以增加镁合金铸造棒的密度。此外，在黑色金属和铝合金的半连续铸造过程中施加磁场可以有效降低晶粒尺寸、减少成分偏析，提高铸件整体质量。但是，外加磁场在镁合金半连续铸造中的应用研究较少，且工艺尚不成熟。

晶粒细化还要有合金纯化一项，现在普遍采用移液泵或低压铸造方式，他们的缺点是移液过程夹带杂质，没有沉淀时间。

因此，改进现有镁合金的半连续铸造工艺，优化熔炼、铸造参数，对铸造出铸锭晶粒合适，组织均匀，不易产生热裂纹的镁合金具有重要作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种镁基合金的半连续铸造工艺，能制得晶粒尺寸小于或等于100μm的镁合金铸锭，其没有热裂纹等缺陷，拉伸强度较传统镁合金至少提高了16％，抗腐蚀性能提高提高约30％。

为此，本发明的技术方案如下：

一种镁基合金的半连续铸造工艺，包括如下步骤：

1)将纯镁在熔化炉中，氩气保护环境，充分熔化，熔化温度为665-685℃，得到熔体；

2)继续升温，到690～700℃分批加入中间合金，配制成所需镁合金熔体；利用高度落差使镁合金熔体自动流入保温铸造炉，同时对于最后流入保温铸造炉的镁合金熔体需先进行过滤，除去容器底部杂质；

3)所述镁合金熔体全部处于保温铸造炉中后，使该保温铸造炉90°翻转后静置，利用自流方式使镁合金熔体从所述保温铸造炉底部向上至少200mm处流处，经导流槽进入结晶器，待镁合金熔体结晶后得到铸锭。

步骤3)中限制熔体流出的位置，使剩余杂质过滤在保温铸造炉下部的沉淀区不能放出，保证合金铸造中的二次氧化和纯净。

该铸锭的直径为180～200mm。

进一步，所述中间合金为铝锰合金、镁锌合金、镁锰合金、镁锆合金、镁铝锌合金或镁锌锆合金。

优选，所述镁铝锌合金为AZ31B、AZ31S、AZ41M、AZ61A、AZ80A、AZ63B或AZ91镁铝锌合金。

优选，所述镁锰合金为MIC、MIM或MIS镁锰合金。

优选，所述镁锌锆合金为ZK61M或ZK60合金。

利用本发明提供的方法得到的镁合金铸锭，具有100μm或更低的晶粒尺寸，其在使用中没有热裂纹等缺陷，同时该AZ31镁合金铸锭的拉伸强度与传统镁合金相比至少提高了16％；镁合金铸锭的耐腐蚀性能至少提高30％。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

实施例1

一种镁基合金的半连续铸造工艺，其特征在于包括如下步骤：

1)将纯镁在熔化炉中，氩气保护环境，充分熔化，熔化温度为665℃，得到熔体；

2)继续升温，到700℃分批加入镁铝中间合金和镁锌中间合金；其中镁铝合金和镁锌合金质量比为3：1，配制成所需镁合金熔体；利用250mm高度落差使镁合金熔体自动流入保温铸造炉，同时对于最后流入保温铸造炉的镁合金熔体需先进行过滤，除去容器底部杂质；

3)所述镁合金熔体全部处于保温铸造炉中后，使该保温铸造炉90°翻转后静置，利用自流方式使镁合金熔体从所述保温铸造炉底部向上250mm处流出，经导流槽进入结晶器，待镁合金熔体结晶后得到铸锭。该铸锭的直径为200mm。

利用本发明提供的方法得到的AZ31镁合金铸锭，具有100μm的晶粒尺寸，其在使用中没有热裂纹等缺陷。该合金抗拉强度为280Mpa,屈服强度175Mpa，其力学性能，与传统镁合金相比提高了16％。