專利名稱：一種自行車架用鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發明屬于鎂合金技術領域，特別是涉及一種自行車架用鎂合金及其制備方法。
背景技術：
鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、良好的鑄造性能、電磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列獨特的優點，被譽為“21世紀最具發展潛力和前途的材料”。但是鎂合金的加工成型性能及耐腐蝕性能較差，這就大大限制了鎂合金的應用。Mg-Mn系鎂合金是變形鎂合金的一種，它具有良好的耐腐蝕性能和最好的焊接性，被廣泛用于飛機蒙皮、板、帶、管、型材及鍛件等。Mg-Mn系鎂合金在現有鎂合金中焊接性能是最好的，所以很適宜用于自行車架管材，但其缺點是強度不高。屬于Mg-Mn系的合金有MBl和MB8兩種，MB8在MBl的基礎上加入了稀土 Ce，雖然提高了合金的強度，但由于稀土昂貴，所以成本很高。因此開發一種價格低廉的Mg-Mn系變形鎂合金具有重要意義。目前， 在鑄造鎂合金中通過加Si和Ca進行強化的較多，但在變形鎂合金中報道的相對較少。鄭州大學的翁康榮等人在Mg-Mn系變形鎂合金中添加Si、Ca元素，一定程度上提高了 Mg-Mn變形鎂合金的性能，但Ca元素的加入比較困難。因此開發一種新的具有良好焊接性能及強度的Mg-Mn變形鎂合金，以滿足自行車架管材的需求具有重要意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種同時具有優異的焊接性能及強度的自行車架用鎂合金及其制備方法。一種自行車架用鎂合金，其組分及質量百分數為Μη 1. (Γ3. 0% , Si: O. 5^2%,Sr: O. 6 1%，余量為Mg。一種自行車架用鎂合金的制備方法，包括如下步驟
a、坩堝加熱至400 500°C，通入保護氣體2 5min后加入鎂錠；保護氣體為SF6、C02的混合氣體，SF6流量為15 20ml/min，C02流量為O. 5m3/h ；
b、將爐溫升至720°C，待裝入的鎂錠全部熔化后，加入預熱的工業純Si，將爐溫升至740°C，攪拌熔融至合金中，保溫30min以上；然后加入預熱后的Mn塊，攪拌熔融后保溫30min ；
C、將爐溫降至730°C，加入的Mg-20Sr中間合金，保溫靜置10 20 min，將合金液攪拌均勻；
d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。作為優選，所述加入的Mg_20Sr中間合金占合金液總重量3 5%。作為優選，所述步驟C中，Mg_20Sr中間合金在加入前，先在150°C溫度下預熱O. 5小時。本發明的有益效果為I、本發明采用Si、Sr等廉價金屬元素，降低了自行車架用鎂合金的成本。2、首次在Mg-Mn系合金中同時加入元素Si、Sr，細化了晶粒，提高了合金的強度。3、Sr以中間合金Mg_20Sr的形式加入，熔化快，吸收率高，因此制備工藝簡單，實施方便。本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書所特別指出的結構來實現和獲得。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述實施例I 以Mg-lMn-0. 5S1-0. 6Sr合金為例。制備前的準備工作
采用的金屬型(指金屬模具)直徑為22mm。金屬型需先預熱以后再噴刷涂料，這樣可使涂料中水分迅速蒸發，易噴刷均勻(防止涂料向下流)，獲得一層緊密粘牢的涂料層。但預熱溫度不宜過高，否則涂料容易剝落，預熱溫度100°C左右。用Al (OH)3、水、偏硅酸鈉配制成防氧化易脫模的氧化鋁涂料，配比為3:1:200。模具內壁、扒渣及精煉工具除銹并涂上氧化招涂料。準備爐料爐料鎂錠應除油、除水和表面的氧化物等臟物。中間合金預熱將Mg-20Sr在150°C溫度下預熱O. 5小時。模具及所配爐料用電阻爐加熱到250°C預熱。制備方法如下
a、坩堝加熱至400°C，通入SF6+C02保護氣體(SF6流量為15ml/min，CO2流量為O.5m3/h) 3min后加入續徒；
b、將爐溫升至720°C，待裝入的爐料全部熔化后，加入預熱并鋸成碎塊的工業純Si，將爐溫升至740°C并保溫30min以上，中間攪拌幾次以確保Si完全熔入合金當中；然后加入鋸成碎塊的Mn，中間攪拌幾次并保溫30min ；
C、將爐溫降至730°C，將Mg-20Sr中間合金按爐內合金液總重量3%的比例加入合金液中，保溫靜置10 min，將合金液攪拌均勻；
d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。SEM形貌顯示，加入質量分數O. 5%的Si和質量分數O. 6%Sr后，Mg2Si相部分為顆粒狀、多邊形狀，Sr對Mg2Si相具有一定的變質效果。Mg-lMn-0. 5Si_0. 6Sr 合金的室溫強度為 140Mpa。實施例2 以 Mg-2Mn_lSi-0. 8Sr 合金為例。準備過程同實施例1，具體制備步驟如下
a、坩堝加熱溫度為500°C，通入的保護氣體2min后加入鎂錠，SF6流量為20ml/min，CO2 流量為 O. 5mVh ；
b、將爐溫升至720°C，待裝入的鎂錠全部熔化后，加入預熱的工業純Si，將爐溫升至7400C，攪拌熔融至合金中，保溫30min以上；然后加入預熱后的Mn塊，攪拌熔融后保溫30min ；
c、將爐溫降至730°C，加入占合金液總重量4%的Mg-20Sr中間合金，保溫靜置20min,將合金液攪拌均勻；
d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。SEM形貌顯示，與實施例I相比，實施例2中的Si元素的含量增多，使合金中的Mg2Si相數量增多，但是由于Sr元素的含量也同時增加，使得Sr對Mg2Si相的變質效果與實施例I相差不大。Mg-2Mn_lSi-0. 8Sr 合金的室溫強度為 147Mpa。
實施例3 以Mg-3Mn-2Si_lSr合金為例。準備過程同實施例1，制備方法如下
a、坩堝加熱溫度為450°C，通入保護氣體3min后加入鎂錠；保護氣體SF6流量為18ml/min, CO2 流量為 O. 5m3/h
b、將爐溫升至720°C，待裝入的鎂錠全部熔化后，加入預熱的工業純Si，將爐溫升至740°C，攪拌熔融至合金中，保溫30min以上；然后加入預熱后的Mn塊，攪拌熔融后保溫30min ；
C、將爐溫降至730°C，加入占合金液總重量5%的Mg-20Sr中間合金，保溫靜置15 min,將合金液攪拌均勻；
d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。SEM形貌顯示，Mg-3Mn-2Si-lSr合金組織中的Mn相和Mg2Si相明顯增多，Mg2Si相少部分為漢字狀，大部分為多邊形狀。Mg-3Mn-2Si-lSr 合金的室溫強度為 143Mpa。實施例4 以 Mg-2Mn-l. 5Si_0. 8Sr 合金為例。準備過程同實施例1，制備方法如下
a、步驟坩堝加熱溫度為470°C，通入保護氣體3min后加入鎂錠；保護氣體SF6流量為16ml/min, CO2 流量為 O. 5m3/h ；
b、將爐溫升至720°C，待裝入的鎂錠全部熔化后，加入預熱的工業純Si，將爐溫升至740°C，攪拌熔融至合金中，保溫30min以上；然后加入預熱后的Mn塊，攪拌熔融后保溫30min ；
C、將爐溫降至730°C，加入占合金液總重量4%的Mg-20Sr中間合金，保溫靜置13 min,將合金液攪拌均勻；
d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。SEM形貌顯示，Mg-2Mn-l. 5Si_0. 8Sr合金中的Mg2Si相為多邊形狀和顆粒狀，分布也較彌散、均勻。Mg-2Mn-l. 5Si_0. 8Sr 合金的室溫強度為 158Mpa。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當 中。
權利要求
1.一種 自行車架用鎂合金，其特征在于其組分及質量百分數為Mn :1. (Γ3. 0%, Si:O.5^2%, Sr: O. 6 1%，余量為 Mg。
2.一種自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟 a、坩堝加熱至400 500°C，通入保護氣體2 5min后加入鎂錠；保護氣體為SF6、C02的混合氣體，SF6流量為15 20ml/min，C02流量為O. 5m3/h ； b、將爐溫升至720°C，待裝入的鎂錠全部熔化后，加入預熱的工業純Si，將爐溫升至740°C，攪拌熔融至合金中，保溫30min以上；然后加入預熱后的Mn塊，攪拌熔融后保溫30min ； C、將爐溫降至730°C，加入的Mg-20Sr中間合金，保溫靜置10 20 min，將合金液攪拌均勻； d、將爐溫調至720°C，靜置15min，除去表面的氧化物，澆注到預熱溫度為250°C的金屬型中，即得所述鎂合金。
3.根據權利要求2所述的一種自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于所述加入的Mg-20Sr中間合金占合金液總重量3 5%。
4.根據權利要求2或3所述的一種自行車架用鎂合金的制備方法，其特征在于所述步驟C中，Mg-20Sr中間合金在加入前，先在150°C溫度下預熱O. 5小時。
全文摘要
本發明公開了一種自行車架用鎂合金，其組分及質量百分數為Mn1.0~3.0％,Si:0.5~2％，Sr:0.6~1%，余量為Mg。本發明采用Si、Sr等廉價金屬元素，降低了自行車架用鎂合金的成本；在Mg-Mn系合金中同時加入元素Si、Sr，細化了晶粒，提高了合金的強度；Sr以中間合金Mg-20Sr的形式加入，熔化快，吸收率高，制備工藝簡單，實施方便。
文檔編號C22C1/03GK102899543SQ20121045105
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者王鵬 申請人:河南譽金技術服務有限公司