專利名稱：高強度變形鎂合金的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種輕金屬材料，尤其涉及一種高強度變形鎂合金。
二
背景技術(shù)：
鎂合金的密度(比重)小，比剛度和比強度高，是工業(yè)材料中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。近年來由于汽車和電子工業(yè)上采用了鎂合金結(jié)構(gòu)件，使鎂合金的應用得到推廣。然而與鋁合金相比，鎂合金的應用范圍還很有限，其原因之一是目前使用的鎂合金在強度和塑性上與鋁合金相比有一定的差距，因而還無法滿足許多工業(yè)產(chǎn)品和設備的要求。由于鎂屬六方結(jié)構(gòu)，不能像其它一些金屬材料那樣采用固溶強化的途徑有效的提高其強度，因此本項發(fā)明采用了一種硅與鈣復合低合金化的配方，形成了一種新型的高強度變形鎂合金。
三

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 本發(fā)明提出一種強度高、塑性好、成本低、適合于大規(guī)模批量生產(chǎn)的高強度變形鎂合金。
技術(shù)方案 一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁1.5％～3.5％，鋅0.2％～4％，錳0.1％～0.6％，鈣0.01％～2.0％，硅0.05％～2.0％，其余為鎂。
技術(shù)效果1)鋁是合金中主要強化元素，它通過固溶強化和與鎂形成β相(Mg17Al12)的沉淀強化，提高合金的室溫強度。此外，鋁的加入還提高了合金的鑄造工藝性能。
2)鋅也是合金中的強化元素。雖然它的強化效果不如鋁，但是它的加入能改善合金的塑性。
3)鈣和硅的復合加入可以是合金中形成以鈣為核心的細小的Mg2Si顆粒，從而對合金產(chǎn)生有效的彌散強化作用。
4)錳的作用主要是提高合金的耐腐蝕性能。錳在合金熔煉過程中還能與合金中的雜質(zhì)元素(如鐵)形成化合物，沉淀到坩鍋底部，從而消除鐵雜質(zhì)對合金耐腐蝕性能的有害作用。本發(fā)明將上述元素按一定比例組合后，形成了高強度鎂合金。如下，室溫(20℃)表1、表2、表3、表4是本發(fā)明實施例2(1號合金)和實施例3(2號合金)的力學性能。
表1是本發(fā)明的二個具體方案的擠壓態(tài)(棒材)的室溫力學性能。

表2是本發(fā)明的二個具體方案的擠壓棒材退火(200℃)態(tài)的室溫力學性能。

表3是本發(fā)明的二個具體方案的板材軋態(tài)的室溫力學性能。

表4是本發(fā)明的二個具體方案的板材退火態(tài)(200℃)的室溫力學性能。

5)表1-表4顯示了本發(fā)明實施例2和3的合金有很高的強度和良好的塑性，這是成分配方中的元素加入的比例搭配合理，尤其是鋁和鋅的加入量。當鋁量較高時鋅量不宜過高，而鋅量高時鋁量不宜過高。兩者之和最好控制在4-6％，此時合金具有良好的加工性能，形變加工時不易形成裂紋，成材后的合金能具有強度和塑性的合理匹配。如果再進一步提高鋁或鋅的加入量，會導致加工性能的下降，也會使合金的塑性降低。
6)如果本發(fā)明的合金取更窄的成分范圍，效果會更好。這個成分范圍是鋁3.0-3.5％，鋅2.0-3.0％，錳0.1-0.6％，鈣0.1-0.3％，硅0.1-0.3％，其余為鎂。其中鋁含量取在權(quán)利要求1中較高的范圍是為了獲得高強度鋅含量不取權(quán)利要求1的上限可避免合金塑性太低；硅和鈣分別控制在0.1-0.3％基本上可以達到細化晶粒的效果。繼續(xù)增加硅和鈣的加入量合金鑄錠中的晶粒雖然能在一定程度上進一步細化，但效果不是非常顯著。
四


圖1是本發(fā)明實施例2合金板材退火態(tài)的金相組織。
五具體實施方案本發(fā)明的優(yōu)選方案是一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁3.0％～3.5％，例如可以為3.0％，3.4％，3.5％，鋅2.0％～3.0％，例如可以為2.5％，2.8％，錳0.15％～0.60％，例如可以為0.15％，0.30，0.60％，鈣0.1％～0.3％，例如可以為0.2％，硅0.1％～0.3％，例如可以為0.1％，0.2％，其余為鎂。
實施例1一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁1.5％-3.9％，鋅0.2％-4％，錳0.1％-0.6％，鈣0.01％-2.0％、硅0.05％-2.0％，其余為鎂。
實施例2一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁1.5％，鋅4.0％，錳0.12％，鈣0.05％，硅0.10％，其余為鎂。
實施例3一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁3.2％，鋅2.0％，錳0.30％，鈣0.15％，硅0.30％，其余為鎂。
實施例4一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁3.0％，鋅0.8％，錳0.45％，鈣0.45％，硅0.90％，其余為鎂。
實施例5一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁3.5％，鋅0.5％，錳0.60％，鈣1.0％，硅1.5％，其余為鎂。
本發(fā)明可以用以下工藝來制備上述變形鎂合金1)在熔煉合金前先要制備鎂鈣中間合金。將純鎂錠置于坩鍋中，升溫加熱，直至鎂錠完全熔化。然后加入純鈣，并通入保護氣體(可以是二氧化碳或者六氟化硫)。待鈣完全熔化后，將熔液倒入金屬型中，即可得中間合金。
2)熔煉合金時先將純鎂、鋅、鋁錳中間合金(可從市場購得)、鋁硅中間合金(可從市場購得)放入坩鍋，并通入保護氣體。等加入的爐料完全熔化以后，加入用上述方法自制的鎂鈣中間合金，并繼續(xù)通保護氣體。中間合金熔化后，可按常規(guī)的鑄造工藝獲得本發(fā)明的高強度鎂合金鑄件或鑄錠。
3)本發(fā)明的板材或管材可以用擠壓的工藝方法制備。擠壓前先將鑄錠加熱至350℃-400℃，并保溫，保溫時間長短視鑄錠直徑而定，一般控制在20-60分鐘。擠壓模具需預熱，預熱溫度為250℃-300℃。本發(fā)明的板材可以直接用鑄錠熱軋而成，軋制前鑄錠也需預熱，預熱的溫度與上述擠壓的預熱溫度相同。軋制時每道次的形變量控制在20％以下。在多道次軋制時，若板坯的溫度低于300℃，板坯需回爐退火。退火溫度與預熱溫度相同。
權(quán)利要求
1.一種高強度變形鎂合金，其特征在于包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁1.5％～3.9％，鋅0.2％～4％，錳0.1％～0.6％，鈣0.01％～2.0％，硅0.05％～2.0％，其余為鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度變形鎂合金，其特征在于包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁3.0％～3.5％，鋅2.0％～3.0％，錳0.1％～0.6％，鈣0.1％～0.3％，硅0.1％～0.3％，其余為鎂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度變形鎂合金，包括鋁、鋅、錳、鈣、硅和鎂，其配比(重量百分比)為鋁1.5％～3.5％，鋅0.2％～4％，錳0.1％～0.6％，鈣0.01％～2.0％，硅0.05％～ 2.0％，其余為鎂。鋁是合金中主要強化元素。鋅也是合金中的強化元素，能改善合金的塑性。鈣和硅的復合加入可以是合金中形成以鈣為核心的細小的Mg
文檔編號C22C23/00GK1584090SQ20041004483
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者孫揚善, 薛烽, 魏宇, 諸天柏, 強立峰, 王鎮(zhèn)東 申請人:東南大學