[发明专利]一种高强度铸造镁锌合金锭的制备方法

权利要求书

1.一种高强度铸造镁锌合金锭的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、铝、铜、氧化镁、水玻璃、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)预处理镁、锌、铝、铜

①切块，将镁、锌、铝、铜块体置于钢质平板上，用机械切制成块，块体尺寸≤10mm×10mm×10mm；

②对镁、锌、铝、铜表面用砂纸进行打磨，然后用无水乙醇进行清洗；

③清洗后置于真空干燥箱中预热干燥，预热干燥温度100℃，真空度2Pa，干燥时间40min；

(2)配制涂覆剂

称取氧化镁50g±1g、量取水玻璃10mL±1mL，量取去离子水500mL±1mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌转数50r/min，搅拌时间80min；

搅拌后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；

(3)制备开合式模具

开合式模具用不锈钢材料制作，型腔呈矩形，型腔表面粗造度为Ra0.08-0.16μm；

(4)熔炼制备镁锌合金锭

镁锌合金的熔炼是在真空熔炼炉中进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；

①清洗、预热和内表面涂覆开合式模具；

用无水乙醇清洗开合式模具型腔，使之洁净；

用配制的涂覆剂均匀涂覆开合式模具型腔表面，表面涂覆层厚度0.5mm；

将开合式模具置于干燥箱中预热，预热温度150℃；

②打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，并用无水乙醇进行清洗，使坩埚内部洁净；

③称取镁块1352g±1g、锌块123g±1g、铝块17g±1g、铜块8g±1g，置于坩埚底部；

④关闭真空熔炼炉，并密闭；

开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达到2Pa；

开启中频感应加热器，开始加热，加热温度750℃±1℃，加热时间60min；

⑤在坩埚底部通入氩气底吹管，向坩埚内输入氩气，氩气底吹速度200cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；

镁、锌、铝、铜在熔炼过程中将发生合金化反应，反应方程式如下：

式中：MgZn₂：镁锌共晶相

Mg₃₂(Al,Zn)₄₉：镁锌铝共晶相

MgZnCu：镁锌铜共晶相

MgAlCu：镁铝铜共晶相

α-Mg：镁基体相

熔炼后成合金熔液，加热温度降至720℃±1℃，在此温度恒温保温10min；

⑥浇铸

关闭氩气底吹管；

打开真空熔炼炉；

除去熔炼坩埚内熔液表面熔渣；

对准预热的开合式模具浇口，进行浇铸，铸满为止；

⑦冷却，将浇铸了合金熔液的开合式模具埋入细沙中冷却至25℃；

⑧开模，打开开合式模具，取出铸件，即镁锌合金锭；

(5)热处理镁锌合金锭

将制备的镁锌合金锭置于热处理炉中进行双级固溶处理，低温固溶温度为345℃±2℃，恒温保温时间为24h；高温固溶温度为360℃±2℃，恒温保温时间为36h，通入氩气进行保护，氩气通入速度为100cm³/min；恒温保温后，将镁锌合金锭快速置于35℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s；

将固溶处理后的镁锌合金锭置于热处理炉中进行双级时效处理，低温时效温度为80℃，恒温保温时间为24h；高温时效温度为180℃，恒温保温时间为6h；然后将镁锌合金锭快速置于35℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s，淬火后制得高强度的镁锌合金锭；

(6)清理、清洗镁锌合金锭

将制备的镁锌合金锭置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，使表面光洁；

然后用无水乙醇清洗各部，使其洁净；

(7)真空干燥镁锌合金锭

将制备的镁锌合金锭置于真空干燥箱中，真空度2Pa，干燥温度100℃，干燥时间10min；

(8)检测、分析、表征

对制备的高强度的镁锌合金锭的形貌、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征：

用金相分析仪和透射电子显微镜进行金相组织分析；

用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；

结论：制备的高强度的镁锌合金锭为矩形铸件，镁锌合金锭中含有耐高温强化相MgZnCu、α-Mg基体相和密集的时效析出相，合金抗拉强度为321MPa，屈服强度为192MPa，延伸率为8.8％，产物纯度达99.5％。

2.根据权利要求1所述的一种高强度铸造镁锌合金锭的制备方法，其特征在于：高强度镁锌合金的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；

真空熔炼炉为立式，真空熔炼炉(1)的底部为炉座(2)、内部为炉腔(3)，在炉腔(3)内底部设有工作台(6)，在工作台(6)上置放熔炼坩埚(7)，熔炼坩埚(7)外部由中频感应加热器(8)环绕，熔炼坩埚(7)内为合金熔液(9)；在真空熔炼炉(1)的右上部设有出气管(4)，并由出气阀(5)控制；在真空熔炼炉(1)的左部设有氩气瓶(15)，氩气瓶(15)上设有氩气管(16)、氩气阀(17)，氩气管(16)连接底吹电机(11)，底吹电机(11)连接底吹管(12)，底吹管(12)穿过炉座(2)、工作台(6)通入熔炼坩埚(7)内，并对合金熔液(9)进行熔炼底吹；在炉座(2)的右下部设有真空泵(13)，并通过真空管(14)连通炉腔(3)；在真空熔炼炉(1)的右部设有电控箱(18)，在电控箱(18)上设有显示屏(19)、指示灯(20)、电源开关(21)、中频感应加热调控器(22)、底吹电机调控器(23)、真空泵调控器(24)；电控箱(18)通过第一电缆(25)连接中频感应加热器(8)；电控箱(18)通过第二电缆(26)连接底吹电机(11)、真空泵(13)；炉腔(3)内由氩气(10)充填；炉腔(3)内的压强由出气管(4)、出气阀(5)控制。