[发明专利]一种镁合金铸锭及其制备方法

说明书

本发明旨在提供一种镁合金铸锭及其制备方法，针对合金质量百分比成分为：Al：3.5‑5.0％，Zn：2.0‑3.5％，Al含量与Zn含量总和为：6％≤Al+Zn≤8％，Mn：0.1‑0.8％，RE：0.01‑0.80％，Ca：0.001‑0.090％，Fe≤0.005％，Si≤0.05％，Cu≤0.005％，Ni≤0.005％，杂质总含量不超过0.1％，余量为Mg。本发明采用机械搅拌精炼和气体搅拌精炼结合，再通过低温静置，显著提高熔体洁净度及熔体中合金元素的分布均匀性，最终制备出组织均匀、晶粒细小、内部缺陷少、表面质量高的新型高延展性中强镁合金铸棒。

技术领域

本发明属于金属材料及冶金技术领域，具体涉及到一种新型高延展性中强镁合金半连续铸造方法，以及由该方法制备得到的铸锭。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为铝合金的2/3、钢铁的1/4，同时镁合金具有比强度比刚度高、导热性好、电磁屏蔽及阻尼减震性能优、切削加工性能好等优势。因此，镁合金是一种理想的轻量化结构材料，在航空航天、汽车、轨道运输、3C等领域具有非常广阔的应用市场。

纯镁绝对强度偏低，通常需要采用合金化的方法，向纯镁中添加Al、Zn、Ca、Mn或稀土元素等合金化元素来增加纯镁的强度，如向纯镁中加入适当含量的Al、Zn元素能有效提高镁合金的力学性能和加工性能，这也是Mg-Al-Zn系镁合金成为最常用商用镁合金的重要原因之一，但合金元素Al、Zn的比例对镁合金力学性能及加工变形的影响很大。

本团队前期通过调节Al、Zn元素的含量，并添加适量Gd、Y等稀土元素，自主设计开发的一种新型高延展性中强镁合金，经过变形加工及时效处理后抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥240MPa，延伸率≥20％。镁由于凝固区间大、热容小，镁合金在熔炼过程中容易产生裂纹、充填不均、偏析等铸造缺陷，同时不同元素的加入对镁合金冷却过程中液固相线的改变很大，这种固液状态对熔铸过程中镁合金的凝固过程有着非常大的影响，稀土元素的加入还会影响偏析以及组织均匀性。因此，发展一种针对Al、Zn添加的高延展性中强镁合金的铸造工艺十分必要。

本发明基于自主设计开发的一种新型高延展性中强镁合金，针对此镁合金研发出一种新型铸造工艺流程。此铸造工艺流程一方面可以降低夹杂等缺陷出现的概率，显著提高大规格镁合金铸棒的成材率；另一方面可以有效提高材料的力学性能，扩大镁合金材料的使用范围。本发明通过此种工艺方案，成功制备出组织均匀、晶粒细化、表面平整光洁、内部缺陷少的镁合金铸锭，铸锭质量有效提高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种高延展性中强镁合金的铸造制备方法，采用基于改良的半连续铸造工艺，解决在铸造过程中镁合金容易出现的晶粒粗大、偏析、冷隔等缺陷，以此来抑制宏观偏析，提高铸锭质量和成材率，为后续变形加工提供保证。

本发明提供一种镁合金的半连续铸造方法，选用的镁合金质量百分比成分为Al：3.5-5.0％

Zn：2.0-3.5％

Al含量与Zn含量总和为：6％≤Al+Zn≤8％

Mn：0.1-0.8％

RE：0.01-0.80％

Ca：0.001-0.090％

其他不可避免的杂质元素，余量为镁。

所述的RE指的是稀土元素。

制备过程还包括以下步骤：

(1)根据镁合金成分质量百分比准备相应比重配比的原料，将原料烘烤预热；

(2)依次将原料加入熔炼炉中进行熔化，熔化温度范围660-790℃；