[发明专利]一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工业用镁合金的范畴，具体涉及一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金由于具有较小的密度（是实用结构金属中密度最小的一种）使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。

AZ91D镁合金是目前应用最广泛、生产及使用量也最大的镁合金。该镁合金的突出特点是具有优异的压铸工艺性能、较高的综合力学性能并且成本较低，这是该合金获得广泛应用的主要原因。但是该合金都具有一个缺点，就是在120℃以上温度的屈服强度显著下降、抗蠕变性能特别低，制约着镁合金在自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳甚至发动机缸体等汽车重要部件上的应用。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种抗蠕变铸造镁合金及其制备方法，该抗蠕变铸造镁合金成本比AZ91D镁合金仅有少量增加、压铸工艺性能基本保持不降低，在135℃～200℃的屈服强度、抗蠕变性能显著提高，可压铸成为高品质自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳甚至发动机缸体等重要部件。

本发明还提供了一种抗蠕变铸造镁合金中所添加的Mg-Sb中间合金。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种抗蠕变铸造镁合金，所述抗蠕变铸造镁合金是在AZ91D镁合金熔液中添加Mg-Sb中间合金，经压铸而成，其中，Mg-Sb中间合金中Sb的加入量为AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%。

本发明还提供一种制造抗蠕变铸造镁合金的方法，包括以下步骤：

步骤1、熔铸Mg-Sb中间合金锭坯；

步骤2、将步骤1中得到的Mg-Sb中间合金锭坯挤压成线材或棒材；

步骤3、将传统AZ91D镁合金熔化，将步骤2中得到的Mg-Sb中间合金线材或棒材切成段，预热到120～360℃，然后按Mg-Sb中间合金中的Sb的量占AZ91D镁合金重量的0.1～3.0%的比例加入到AZ91D镁合金熔液中，混合后压铸得到抗蠕变铸造镁合金。

在本发明的制备抗蠕变铸造镁合金的方法中，在所述的步骤3中，所述的将Mg-Sb中间合金的线材或棒材切成段的步骤，是根据压铸零件对镁合金抗蠕变性能的要求，选用需要添加的合金元素Sb量、Mg-Sb中间合金中Sb的含量、以及中间合金线材或棒材的直径，并根据进行重熔铸锭的传统AZ91D镁合金的重量规格、抗蠕变镁合金需要添加的合金元素Sb量、Mg- Sb中间合金中Sb的含量、以及中间合金线材或棒材的直径，将中间合金线材或棒材定尺切成段，其中，每段中间合金线材或棒材中的Sb的含量为每块传统AZ91D镁合金的中的Sb的加入的重量。

作为优化，所述的步骤1采用的具体工艺如下：

（1）、将纯Mg和纯Sb按步骤1中Mg-Sb中间合金中各成份的重量百分比进行备料；

（2）、将预热炉升温到160～660℃，将熔化炉升温到500～800℃进行预热，并向熔化炉通入保护气体；

（3）、在预热炉中，将纯Mg预热到100～600℃，将纯Sb预热到120～360℃；

（4）、将步骤（3）中预热后纯Mg的5～50wt%加入到预热后的熔化炉中，使其在保护气体的保护下或者覆盖剂的保护下完全熔化成为熔液，然后将剩余的纯Mg分批加入到熔化炉中，每批加入量以前一批纯Mg完全熔化并淹没在熔液中为准，如此重复进行，直至全部纯Mg完全熔化，清除表面浮渣后得到镁熔液，之后将镁熔液的温度控制在680～830℃；

（5）、将预热后的纯Sb置于加料筐中一起浸入步骤（4）中的镁熔液中，控制温度为700～830℃，待纯Sb完全熔解后得到镁合金熔液，接着采用镁合金精炼剂对镁合金熔液进行搅拌精炼，再在720～800℃下保温10～60分钟，清除表面浮渣后得到Mg-Sb中间合金熔液，其中，加料筐为由低碳钢或高铬钢制成的5～20目筛；

（6）、将步骤（5）中Mg-Sb中间合金熔液浇注到经100～250℃预热后的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成Mg-Sb中间合金锭坯，或者将Mg-Sb中间合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造成Mg-Sb中间合金锭坯。

本发明采用的传统AZ91D镁合金，其名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.2。

上述步骤（5）中加料筐采用由低碳钢或高铬钢制成的5～20目筛，便于Sb的熔解和扩散；