[发明专利]一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法

说明书

本发明提供了一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法，包括将镁及镁合金置于密闭环境中进行熔炼与铸造，所述密闭环境中填充有与镁及镁合金熔体不产生化学反应的惰性气体，或者填充有与镁及镁合金熔体产生化学反应但反应速率较低的气体。与目前镁及镁合金熔炼保护方法相比，将镁合金放置在低氧的环境箱中熔炼与铸造，可以更好的实现镁合金熔体保护，有效的减少镁及镁合金在熔炼过程中产生的氧化夹杂、熔剂夹渣、有害气体等，有效的减少镁及镁合金铸造过程中的氧化夹杂，提高铸件的内部质量和批量稳定性。

技术领域

本发明属于镁合金冶金技术领域，具体地，涉及一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法。

背景技术

镁合金具有比重轻、比强度和比刚度高的特性，在节能减排方面具有重要作用。随着人们对能源和环境的日益关注，作为轻量化材料，镁合金的应用正受到前所未有的重视。然而，镁及镁合金与氧气的亲和力高、生成的氧化镁结构疏松，高温下镁熔体会发生严重的氧化、燃烧。因此，镁合金熔炼与铸造时都需要进行熔剂或者气体保护。虽然目前在熔炼过程中，能够对镁合金熔体进行有效的保护，但在铸造过程中则很难全面的对镁合金熔体进行保护。一旦镁合金熔体被氧化，就会形成氧化夹杂，氧化夹杂的存在将严重降低镁合金铸件的力学和耐腐蚀性能，导致铸件失效。因此，如何有效的防止镁及镁合金熔体在熔炼和铸造过程的氧化是镁合金铸件推广应用的基础，必须有效的解决。

为了解决镁合金熔体阻燃保护问题，研究人员先后开发了熔剂保护法、气体保护法、合金化阻燃法、真空熔炼法等，然而这些保护方法都存在各自的缺点，无法大规模推广应用。熔剂保护法的特点是工艺和设备检点、成本低，对镁合金有精炼作用，但是熔剂在使用过程中产生有害气体、熔剂易混入镁合金中形成熔剂夹杂，降低镁合金的力学性能和耐腐蚀性能等。熔剂保护法只能在镁合金熔炼阶段实施，在铸造过程中无法进行。气体保护法是目前规模生产中广泛应用的保护方法，其中最常见的保护气体是SF₆，然而SF₆气体属于温室效应气体，其全球变暖潜能(GWP)是CO₂的23900倍，是《联合国气候框架公约》和《京都议定书》重点限制和取缔的对象。气体保护法在镁合金熔炼与熔体处理时比较有效，但在铸造过程中保护镁合金熔体作用有限，目前尚没有一个有效的方法，能够快速高效的将保护气体在熔体充型之前填充到铸造型腔中去。合金元素在提高镁合金燃点的同时，也改变了镁合金的成分和显微组织，降低了合金的力学性能。真空熔炼法，真空熔炼镁合金装置复杂且镁合金熔炼量较小，不适合工业规模生产。因此，目前迫切需要寻找一种保护效果较好、不存在明显负面影响的镁合金熔体保护技术，能够在镁合金熔炼和铸造两个阶段都能够很好的保护镁合金熔体。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法。以减少镁及镁合金在熔炼与铸造过程中产生的氧化夹杂、熔剂夹渣、有害气体等，达到提升镁合金熔体的纯净度和镁合金铸件的力学性能等目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法，包括将镁及镁合金置于密闭环境中进行熔炼与铸造，所述密闭环境中填充有与镁及镁合金熔体不产生化学反应的惰性气体，或者填充有与镁及镁合金熔体产生化学反应但反应速率较低的气体。

优选地，所述惰性气体包括氩气、氖气、氩气、氪气、氙气中的至少一种。

优选地，所述与镁及镁合金熔体产生化学反应但反应速率较低的气体包括氮气、二氧化碳中的至少一种。

优选地，所述密闭环境中还填充有少量氧气，所述氧气的含量小于5％。

本发明提供一种适合镁及镁合金熔炼与铸造的方法，具体而言，将镁及镁合金放置在一个充满工作气体的密闭箱体中进行熔化、熔体处理、铸造成型等工序，从而减少镁及镁合金在熔炼、铸造成型过程中的氧化。