[发明专利]一种高强韧铸造镁合金及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料领域，为了改善现有商用铸造镁合金强韧性较低的弊端，通过向AM50合金中加入金属Zn和Y，研制出一种高强韧性铸造镁合金及其制备方法，镁合金的成分按质量百分比配制为：4.9~5.0%Al，3.1~3.4%Zn，0.7~0.75%Y，0.25~0.3%Mn，杂质元素Si不大于0.03%，其它杂质Fe、Ni和Cu的总含量不大于0.01%，Mg余量。本发明合金具有成本低、熔体处理简单、铸造成型性能良好、较高的强韧性的优点，易于推广使用，特别适合于规模化商业生产，极具市场潜力。该合金的室温力学性能指标均高于商用AM50合金。

技术领域

本发明主要是涉及一种高强韧铸造镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

镁合金是迄今工程应用中最轻的金属结构材料，被广泛应用于汽车、航空和计算机等领域。Mg-Al-Mn（简称AM）系合金由于具有较好的塑韧性、良好的铸造性能及较低的成本，已被广泛应用在汽车方向盘骨架、座椅架和仪表板等部件上。但AM系合金的强度较低，还不能满足一些汽车关键结构件（如轮毂）的性能要求。研究表明，利用合金化所产生的析出强化、细晶强化以及固溶强化的作用能够明显改善镁合金的力学性能。目前AM系合金化的研究主要集中在Si、Sr、Ca、Sb、Ti和RE等。除上述合金元素外，稀土元素Y和镁中常用元素Zn对改善Mg-Al系合金组织和力学性能的作用也比较明显，但有关同时添加Y和Zn元素对AM系合金组织与性能影响的研究较少。因此，开发具有良好铸造性能和力学性能的铸造镁合金对扩大镁合金的应用具有重要的意义。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有AM系合金的强韧性较低的弊端，提供一种含Zn和Y的高强韧铸造镁合金及其制备方法。通过在AM50合金的基础上，加入适量的金属Zn和Y，改善合金的性能，使之具有较高的室温强韧性能，以满足工业领域的需要。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高强韧铸造镁合金，以工业用镁合金AM50铸锭为母合金，加入Zn和Y制成，该合金的化学组成按质量百分比：4.9~5.0%Al，3.1~3.4%Zn，0.7~0.75%Y，0.25~0.3%Mn，杂质元素Si不大于0.03%，其它杂质Fe、Ni和Cu的总含量不大于0.01%，Mg余量，其中Zn和Y元素质量比（4.42~4.53）:1。

所述高强韧铸造镁合金的组成元素纯度分别为Al、Zn、Mn、Fe、Ni、Cu> 99.9%。

一种高强韧铸造镁合金的制备方法，该方法步骤如下：选用工业用镁合金AM50铸锭作母合金，将母合金锭预热至200~250℃，并在有SF₆和N₂的混配气体保护的熔炉中熔化，待母合金全部熔化后，将温度升至700℃，将Mg-25%Y中间合金预热后直接加入熔体中，待其完全熔化后，将预热的纯Zn加入合金熔体中，经搅拌混合均匀，静置20~30分钟，然后扒去表面浮渣，浇注到预热温度200℃的金属型模具中。

优点及效果：

本发明是一种高强韧铸造镁合金及其制备方法，具有如下优点：

通过上述成分配比和制备工艺开发出的镁合金具有良好的室温强韧性能，该合金室温抗拉强度为205~215MPa，屈服强度为100~110MPa，伸长率为10%~11%，其性能指标明显优于商用AM50合金。

使用本发明方法制造的镁合金，具有较高的室温强韧性能，而且易于铸造成形。具体特点如下：