專利名稱：一種高伸長率的強韌鎂合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鎂合金，特別涉及一種MgAlMn系高塑性的鎂合金。
背景技術：
隨著科技的發展，以汽車為代表的交通工具需要通過減輕車身的重量，來進一步研發燃料利用率更高的新產品。在汽車制造業中，鎂合金作為一種新型的輕質金屬材料，被汽車制造廠家用來替代傳統的鑄鐵，以實現減輕車身重量的目的。
目前，國產MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號有YM202、YM203、YM204、YM205 ;美國標準 ASTM B的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號有AM50A、AM60A、AM60B ；日本標準JIS H的MgAlMn 系壓鑄鎂合金牌號有MDC2B、MDC4、MDC5 ；歐洲標準EN的MgAlMn系壓鑄鎂合金牌號有 EN-MC21210、EN-MC21220、EN-MC21230。這些牌號的合金流動性、力學性能、壓鑄性能都十分優良，被廣泛用于金屬型鑄造、精密鑄造、低壓鑄造、壓鑄、半固態鑄造、砂型鑄造等鑄造形式，最常用的是用來低壓鑄造或壓鑄汽車、摩托車輪轂零件，其伸長率可達8-10 %。另外， MgAlMn系鎂合金也能用于變形鎂合金方向。
在實現本發明的過程中發明人發現現有技術至少存在以下問題用于制造交通工具上輪轂零件的鎂合金，除了要求具有良好的抗拉強度外，更希望其具有良好的伸長率，伸長率是衡量金屬材料塑性的指標，是指金屬材料在外力作用下，產生永久變形而不致破裂的能力，伸長率越高，表明金屬材料的塑性越好。鑄件的伸長率越高，表明其塑性越好，意味著汽車的安全性好。
因而，本領域急需一種力學性能優良、能適用于鑄造和軋制變形的鎂合金。發明內容
為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明實施例提供了一種高伸長率的強韌鑄造鎂合金。所述技術方案如下
一種高伸長率的強韌鎂合金，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Co組成，其重量百分組成為 All. 5-25%, MnO. 1-2%、稀土 O. 0002-16%, NbO. 0002-4%, CoO. 0002-2%，其余為Mg。
其中，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
優選，所述稀土為Gd 或 Gd 與 Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
優選，其重量百分組成為All. 6-6. 5%, MnO. 13-0. 7%, GdO. 1-2%, NbO. 05-1%, CoO. 01-1%，其余為 Mg。
更有選，其重量百分組成為A14. 4-6. 5 MnO. 2-0. 6 GdO. 1-0. 8 NbO. 05-0. 6 %、CoO. 2-0. 9 %，其余為 Mg。
最優選，其重量百分組成為A15%、MnO. 4%, GdO. 5%, NbO. 3%, CoO. 6%，其余為Mg。
其中，所述Nb通過AlNb中間合金或NbAl中間合金的形式加入所述鎂合金，所述 Co通過AlCo中間合金的形式加入所述鎂合金。
本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是本發明通過在MgAlMn系鎂合金中添加稀土元素、Nb元素，特別是Co元素，能提高了鎂合金的塑性(伸長率)，得到了一種具有優良機械加工性、流動性、抗拉強度良好的強韌鎂合金。Nb元素加入，還能提高鎂合金的熱穩定性。本發明鑄件經T6熱處理后，試樣伸長率可達20%。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
本發明實施例提供的鎂合金的制作工藝、熱處理方法說明如下
1、本發明實施例提供的鎂合金可通過以下三種熔煉工藝制作
工藝一按照本發明實施例提供的鎂合金組成和含量計算并準備好所需量的原材料，在電阻爐中加入鎂錠、鋁錠、MgMn中間合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金，給所用電阻爐升溫，當加入的上述金屬快熔化時采用氣體保護或者鎂合金覆蓋劑保護。升溫到720V _780°C時加入MgRE中間合金(如MgGcUMgY、MgNd等)或AlRE中間合金， 并攪拌，在720°C _780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測其熔煉質量，如按照氣體含量檢查方法進行氣體含量檢查，如果質量較差，需進行精煉處理; 如果質量合格，將所述合金液調溫到700°C -740°C扒渣，然后進行澆注，即得到本發明合金的鑄件或準備用于軋制的鑄塊。
本工藝中電阻爐也可以用其他熔爐代替；保護氣體可以是氬氣，也可以是SF6,還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；鎂合金覆蓋劑和中間合金產品為市場銷售產品；精煉處理方法采用本行業的常規方法。
工藝二 按照本發明實施例提供的鎂合金組成和含量計算并準備好所需量的原材料，在真空爐中加入招錠、Mn或Mn劑、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金,升溫至820°C，保溫2-8小時，然后降溫到720°C _780°C，加入鎂錠和RE。待所加入的金屬熔化后在720°C _780°C保溫30分鐘，得合金液，采用氣體保護或者鎂合金覆蓋劑保護防止合金液氧化。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測其熔煉質量，如氣體含量的檢查，如果質量較差，需進行精煉處理；如果質量合格，將所述合金液調溫到70(TC -740°C扒渣，然后進行澆注，即得到本發明合金的鑄件或準備用于軋制的鑄塊。
本工藝中真空爐可用工頻爐等其他熔爐替代；保護氣體可以是氬氣，也可以是 SF6，還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；鎂合金覆蓋劑、稀土、Mn劑、中間合金為市場上銷售產品；精煉處理方法采用本行業的常規方法。
工藝三照本發明實施例提供的鎂合金組成和含量計算并準備好所需量的原材料，在熔爐中加入標準牌號MgAlMn系壓鑄 鎂合金、AlNb中間合金或NbAl中間合金、AlCo中間合金，上述金屬快熔化時采用氣體保護或者鎂合金覆蓋劑保護。升溫到720°C -780°C時加入MgRE中間合金(如MgGcUMgY、MgNd等)或AlRE中間合金，并攪拌，在720°C _780°C靜置保溫30分鐘，得合金液。用所得合金液澆一小塊樣品，檢測其熔煉質量，如按照氣體含量檢查方法進行氣體含量檢查，如果質量較差，需進行精煉處理；如果質量合格，將所述合金液調溫到700°C -740°C扒渣，然后進行澆注，即得到本發明合金的鑄件或準備用于軋制的鑄塊。
本工藝中鎂合金覆蓋劑及中間合金為市場上銷售產品；保護氣體可以是氬氣，也可以是SF6，還可以是CO2，或者是它們的混合氣體；精煉處理方法采用本行業的常規方法。
2、本發明實施例提供的鎂合金的熱處理及其處理方法
技術領域：
本發明實施例提供的鑄造鎂合金中的壓鑄件可不進行熱處理，其它形式的鑄造件可進行熱處理，可采用T6處理。T6熱處理工藝為先固溶處理將鑄造件在箱式電阻爐中升溫至400°C，保溫10小時，鑄造件出爐后水淬，水溫50°C ;后進行時效處理將鑄造件在箱式電阻爐中升溫至200°C，保溫8小時，出爐后空冷。
受熔煉過程選用原料的純度及熔煉、鑄造過程中其他一些不可避免的因素的影響，本發明實施例提供的鑄造鎂合金會含有不可避免的雜質，如Cu、Zn、Be等，只要所述不可避免的雜質總量在所述鎂合 金成品中的重量百分比< O. 5%，單一雜質在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 1%，就不會對鎂合金的性能造成明顯影響。
實施例1
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 All. 5%,MnO. 1%, Y0. 0002%, NbO. 0002%, CoO. 0002%，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例2
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用半固態鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A125%、Mn2%、Scl6%、Nb4%、Co2%，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例3
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，鎂合金的重量百分組成 % All. 6%,MnO. 13%, SmO.1 %, NbO. 05%、CoO. 01 %，其余為 Mg ；
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例4
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用低壓鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A16. 5%,MnO. 7%、Nd2%、Nbl%、Col%，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例5
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用精密鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 4%、MnO. 2 %、LaO.1 %、NbO. 05 %、CoO. 2 %，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例6
按上述工藝三所述步驟制備鎂合金，制備過程中使用的所述標準牌號壓鑄鎂合金為AM60B，鑄件采用砂型鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為A16. 5%, MnO. 6%, CeO. 8%,NbO. 6 %、CoO. 9 %，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例7
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用金屬模鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A12%、MnO. 15%, TblNbO. 8%, CoO. 1%，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例8
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用砂型鑄造，所述鎂合金的重量百分組成為 A18 %、Mnl %、Dy4%、Nb3 %、CoO. 005 %，其余為 Mg。
鑄件進行熱處理。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例9
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A16%,MnO. 5%, HoO. 6%, NbO. 2%, CoO. 5%，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例10
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%,MnO. 3%, GdO. 2%, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例11
按上述工藝一所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%, MnO. 3%, GdO.1 %, ErO.1 %, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例12
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A14. 5%,MnO. 3%, GdO. 2%, NbO. 5%, CoO. 3%，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
實施例13
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A15%,MnO. 4%, GdO. 5%, NbO. 3%, CoO. 6%，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
對比實施例
按上述工藝二所述步驟制備鎂合金，鑄件采用高壓壓鑄，所述鎂合金的重量百分組成為 A15 %、MnO. 4%、GdO. 5 %，其余為 Mg。
本實施例提供的鎂合金鑄件的性能參見表I。
以上各實施例提供的鑄造鎂合金均含有不可避免的雜質，所述不可避免的雜質總量在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 5 %，單一雜質在所述鎂合金成品中的重量百分比< O. 1%。
鑄件的力學性能測試在電子萬能試驗機上進行。本發明各實施例及對比實施例提供的鎂合金鑄件的伸長率及抗拉強度參見表I。
表I各實施例提供的鎂合金鑄件的伸長率及抗拉強度數據表
權利要求
1.一種高伸長率的強韌鎂合金，其特征在于，所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、 Co 組成，其重量百分組成為 All. 5-25%, MnO. 1_2%、稀土 O. 0002-16%, NbO. 0002-4%, CoO. 0002-2%，其余為 Mg。
2.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Pr、Yb、Nd、 La、Ce、Tb、Dy、Ho及Er中的至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土為Gd或Gd與Y、Sc、Sm、 Pr、Yb、Nd、La、Ce、Tb、Dy、Ho 及 Er 中的至少一種。
4.根據權利要求1-3任一項所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為 All. 6-6. 5%,MnO. 13-0. 7%, GdO. 1-2%, NbO. 05-1%, CoO. 01-1 %，其余為 Mg。
5.根據權利要求1-4任一項所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為 A14. 4-6. 5 %、MnO. 2-0. 6 %、GdO. 1-0. 8 %、NbO. 05-0. 6 %、CoO. 2-0. 9 %，其余為 Mg。
6.根據權利要求1-5任一項所述的鎂合金，其特征在于，其重量百分組成為A15%、 MnO. 4%、GdO. 5 %、NbO. 3 %、CoO. 6 %，其余為 Mg。
7.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述Nb通過AlNb中間合金或NbAl中間合金的形式加入所述鎂合金，所述Co通過AlCo中間合金的形式加入所述鎂合金。
全文摘要
本發明公開了一種高伸長率的強韌鎂合金，屬于鎂合金領域。所述鎂合金由Mg、Al、Mn、稀土、Nb、Co組成，其重量百分組成為Al1.5-25％、Mn0.1-2％、稀土0.0002-16％、Nb0.0002-4％、Co0.0002-2％，其余為Mg。本發明通過在MgAlMn系鎂合金中添加稀土元素、Nb元素，特別是Co元素，提高了鎂合金的塑性，得到了一種具有優良機械加工性、流動性、塑性良好的強韌鎂合金。本發明鑄件經T6熱處理后，試樣伸長率可達20％。
文檔編號C22C23/02GK102994836SQ20111026700
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者馮俊 申請人:江漢大學