[发明专利]一种压铸用Mg-Al-Zn-Ce合金及其制备方法

说明书

一种压铸用Mg‑Al‑Zn‑Ce合金及其制备方法，属于镁合金制备技术领域，所述合金由Al‑Ce中间合金和Mg‑Al‑Zn合金制成，其化学组成按质量百分比为：Al：8.8～9.2％，Zn：0.78～0.82％，Ce：0.18～0.22％，余量为Mg；制备方法：先制备Al‑Ce中间合金，再熔炼Mg‑Al‑Zn合金，最后将Al‑Ce中间合金、Mg‑Al‑Zn合金熔炼，制得Mg‑Al‑Zn‑Ce合金；本发明细化晶界上网状的Mg₁₇Al₁₂化合物，提高镁合金的力学性能特别是材料的塑性，在保证了镁合金的高的比强度和比刚度的同时，使合金的耐腐蚀性能也明显提高。

技术领域

本发明属于镁合金制备技术领域，具体涉及一种压铸用Mg-Al-Zn-Ce合金及其制备方法。

技术背景

镁合金是迄今为止实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高的优点，应用于结构材料可以取得显著的节能减排效果，广泛使用轻量化的镁合金结构材料是应对全球性能源危机和环境污染重要手段

镁合金作为汽车工业的一种轻量化结构材料而备受关注，其中以Mg-Al系中的AZ系列铸造合金(Mg-Al-Zn合金)应用最广。然而，Mg-Al-Zn合金存在许多固有的缺点，首先，Mg-Al-Zn合金的凝固温度范围较宽，晶粒有粗化倾向；其次，凝固过程中粗大的α-Mg₁₇Al₁₂相以离异共晶的方式呈网状沿晶界析出，导致合金的力学性能较低；此外，当工作温度超过120℃时，晶界上网状的Mg₁₇Al_l2化合物易软化和粗化，使合金的力学性能大幅度下降。Mg₁₇Al_l2析出相在电化学腐蚀介质中作为阴极存在，网状的粗大阴极结构使合金易发生局部腐蚀，降低了合金的整体耐蚀性能。

发明内容

本发明针对目前Mg-Al-Zn镁合金的组织晶粒比较粗大，力学性能不高，腐蚀性较差的缺点，提供一种压铸用Mg-Al-Zn-Ce合金及其制备方法。通过添加稀土元素Ce获得较细小的晶粒组织，改善合金的强度和塑性，使得合金的力学性能特别是塑性取得显著提升；同时降低合金局部腐蚀敏感性，满足工业上对高性能铸造镁合金日益增长的需求。

一种压铸用Mg-Al-Zn-Ce合金，由Al-Ce中间合金和Mg-Al-Zn合金制成，所述Mg-Al-Zn-Ce合金化学组成按质量百分比为：Al：8.8～9.2％，Zn：0.78～0.82％，Ce：0.18～0.22％，余量为Mg；

所述Al-Ce中间合金的化学组成按质量百分比为：9.8～10.2％Ce，余量为Al和不可避免杂质。

所述Mg-Al-Zn-Ce合金相对于不含Ce元素的Mg-Al-Zn合金，铸态延伸率可提升67～133％，在盐雾试验中对于不含Ce元素的Mg-Al-Zn合金，腐蚀速率降低42～49％。

一种Mg-Al-Zn-Ce合金的制备方法：先制备Al-Ce中间合金，再熔炼Mg-Al-Zn合金，最后将Al-Ce中间合金、Mg-Al-Zn合金熔炼，制得Mg-Al-Zn-Ce合金，具体步骤如下：

步骤1，制备Al-Ce中间合金：

(1)按照Al-Ce中间合金的化学组成配比，将纯铝置于坩埚中加热至熔化，保温10～20min；

(2)向融化后的铝中放入烘干的稀土Ce，保持温度不变保温10～15min，得到合金熔体A；

(3)用石墨棒搅拌合金熔体A，并除渣静置10～15min后，取出坩埚，将合金熔体A浇铸到已经准备好的模具中，获得成分均匀的Al-Ce中间合金；

步骤2，熔炼Mg-Al-Zn合金：