[发明专利]一种含锆镁合金的复合精炼方法有效

专利信息
申请号: 201811481782.X 申请日: 2018-12-05
公开(公告)号: CN109266889B 公开(公告)日: 2020-10-02
发明(设计)人: 黄彦彦;杨晓娇;周青华;王家序;贺小飞;肖季常;周广武;蒲伟 申请(专利权)人: 四川大学
主分类号: C22C1/03 分类号: C22C1/03;C22C1/06;C22C23/00
代理公司: 成都虹桥专利事务所(普通合伙) 51124 代理人: 蒋勇
地址: 610065 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 镁合金 复合 精炼 方法
【说明书】:

发明公开涉及一种含锆镁合金的复合精炼方法,其包括如下步骤:a、往第一加热装置中加入镁锭使镁锭熔化成熔融镁熔体;b、往熔融镁熔体加入合金元素锭,得到中间镁熔体;c、再往合金中间熔体中加入镁锆中间合金,搅拌装置继续搅拌,得到合金溶体;d、除去合金熔体表面上浮熔渣;e、往合金溶体中加入精炼用的熔剂;f、通过气体输送装置往合金溶体中加入精炼用的气体;g、合金熔体的温度降至其铸造温度。通过把不含锆合金与镁锆中间合金的合金化分别开展,将已经沉底的锆元素粒子重新回到合金中间熔体中进行重熔,能够提高锆在合金中间熔体中的溶解度,提高锆的收得率,也降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及含锆镁合金冶炼技术领域,特别是涉及一种含锆镁合金的复合精炼方法。

背景技术

为了提高镁合金产品的纯净度,需要采用熔炼技术去除镁熔体中夹杂物。夹杂物一般以粒子状、团簇状或薄膜状等形态存在于镁合金组织晶界或基体上。根据成分和结构不同,镁合金中的夹杂可以分为非金属夹杂物、金属夹杂物和气体三类:①非金属夹杂物包括镁的氮氧化合物(MgO、Mg3N2)、金属卤化物(KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2等)、铝钙基碳化物(CaC、Al4C3等)、镁铝基氟化物和镁基硫化物(MgSO4、MgS、AlF3、MgF2);②金属夹杂物包括α-Fe粒子、Mn-Fe金属化合物(如MnAl4、Fe2(Si,B)、(Fe,Mn)3Si、Fe3(A1,Si)、MnAl6或MnAl6、(Fe,Mn)5Si3、(Fe,Mn)3Si等)、Zr-Fe金属化合物(如Zr3Fe、ZrFe3、Zr2Fe、ZrFe2)等;③气体主要是氢。

含锆镁合金这一系列的合金包括镁-锌-锆合金、镁-稀土-锌-锆合金以及镁-钍系为基和镁-银系为基的含锆合金。锆(Zr)是镁合金材料的最有效晶粒细化剂,目前工业上一般使用镁锆中间合金加锆,达到细化晶粒的目的,进而减小合金的热裂倾向,提高合金的强度、塑性、抗蠕变性和耐蚀性等性能,以满足航空和航天工业的需要。与镁相比(Mg熔点651℃、密度1.74g/cm3),金属元素锆熔点高密度大(Zr熔点为1855℃、密度为6.52g/cm3),添加的锆很难完全熔入镁熔体中,在镁熔体中有溶解态和未溶解态两种存在形式。因此,在含锆镁合金熔炼过程中,除了前文所述三种常见夹杂之外,还会出现一种新类型夹杂物:未溶解锆粒子。

在含锆镁合金熔炼过程中,未溶解锆粒子主要导致以下两个问题:

1、锆收得率下降。未溶解锆颗粒密度大,快速沉降至坩埚底部,降低锆收得率。假设夹杂物为球体,只受镁熔体的阻力、浮力和重力作用,且在下沉过程只有竖直方向上的运动,熔体静置过程中夹杂物运动雷诺系数Re0.6。根据Stokes公式计算可知,在Mg-Nd-Zn-Zr熔炼过程中,当锆颗粒近似球直径为10μm时,静置10min后其沉降距离约为0.18m,当夹杂尺寸为50μm时,静置10min的沉降距离约为4.41m。为了弥补锆在熔炼过程中的损耗,获得目标锆含量,生产中一般加入3倍左右的镁锆中间合金,大幅提高了生产成本。

2、锆晶粒细化功效削弱。锆粒子沉降影响晶粒细化体现在两个方面,一个是溶解锆含量降低进而影响晶粒细化,另一个是未溶解锆对晶粒细化产生影响,从而影响含锆镁合金的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本低、锆收得率高和晶粒细化效果佳的含锆镁合金的复合精炼方法。

本发明解决其技术问题所采用的一种含锆镁合金的复合精炼方法,包括如下步骤:

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