專利名稱：一種鎂鋰合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂鋰合金，尤其涉及一種超輕鎂鋰合金及其制造方法，屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、阻尼性高、電磁屏蔽性能佳及可回收性好的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于航天、航空、通訊、交通、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域。但由于鎂合金室溫變形困難，其變形加工常需在200～500℃，目前鎂合金制品通常采用壓鑄的方式獲得，但變形鎂合金比壓鑄鎂合金具有更優(yōu)良的力學(xué)性能。在鎂合金中添加鋰元素，能夠極大地提高材料的變形加工性能，同時能進(jìn)一步減輕材料的密度。目前要獲得質(zhì)量良好的鎂鋰合金主要通過真空熔煉方法制備，而此種方法將加大鎂鋰合金的熔煉成本，也對熔煉設(shè)備提出了較高的要求。
傳統(tǒng)熔煉方法是真空熔煉，其主要過程是先將合金元素按比例配好，裝入真空爐中，同時將模具也放入真空爐內(nèi)，抽真空至10-3Pa以下開始加熱熔煉，熔煉結(jié)束之后直接在真空爐內(nèi)澆鑄。這種熔煉方法，由于爐內(nèi)具有很高的真空度，氧的氣體分壓極低，從動力學(xué)上阻止了熔煉金屬的氧化燒損。熔煉過程中，熔體中含有一定量的氧和氫，熔體內(nèi)部與熔煉環(huán)境之間因濃度梯度產(chǎn)生很大的化學(xué)位，使得熔體中的氧和氫能夠快速向熔煉環(huán)境擴(kuò)散，因此，真空熔煉法可以有效脫氧脫氫。
然而，真空熔煉的方法存在以下問題①由于真空爐熔煉過程中需要很高的真空度，對爐體的密封性要求很高，熔煉時不能進(jìn)行成分測量、成分調(diào)整和拔渣等操作，因此對原料的成分和雜質(zhì)含量要求很高；②真空熔煉一般不會采用快速冷卻的方法，鑄錠易發(fā)生晶體粗化，在變形工藝中很容易出現(xiàn)裂紋，降低了板帶成品率。
最重要的是，真空爐本身的不連續(xù)操作，使其只能進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)，不能進(jìn)行連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)，限制了鎂鋰合金的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超輕鎂鋰合金及其制造方法，采用非真空熔煉技術(shù)，旨在有效降低鎂鋰合金的熔煉成本，優(yōu)化工藝；熔煉燒損率小，雜質(zhì)含量低，徹底解決了真空熔煉成本昂貴和難以規(guī)?；a(chǎn)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種鎂鋰合金，其特征在于其成分的質(zhì)量百分含量如下——Al1～5Wt％，Zn0.6～1.4Wt％，Li1～10Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，該鎂鋰合金其余組分為Mg和其它雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，上述的一種鎂鋰合金的制造方法，其特征在于先將LiCl/LiF覆蓋劑加入到錳鋼坩鍋熔煉爐里，升溫至400～650℃，再加入純鎂錠；在690～730℃加入除鋰之外的合金(合金皆為高純單質(zhì)，其中Zn為顆粒狀、事先用鋁箔包好，鋁為塊狀鑄錠)，在660～720℃溫度范圍用鐘罩把鋁箔包裹的純鋰壓入熔體，攪拌后，靜置10～20分鐘；在680～730℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠。
更進(jìn)一步地，上述的一種鎂鋰合金的制造方法，澆注前，在覆蓋劑表面撒入粉狀CaF2，其用量為所有爐料金屬質(zhì)量的5～20Wt％。
再進(jìn)一步地，上述的一種鎂鋰合金的制造方法，所述覆蓋劑的用量為爐料金屬質(zhì)量的20～40Wt％，所述覆蓋劑中LiCl與LiF的質(zhì)量比為3∶1。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在(1)本發(fā)明技術(shù)方案采用非真空熔煉技術(shù)，用錳坩鍋進(jìn)行熔煉，制造出成分合格，雜質(zhì)含量低，質(zhì)量優(yōu)良的鎂鋰合金，合金綜合性能優(yōu)越；(2)本發(fā)明顯著降低了熔煉成本，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
具體實(shí)施例方式
為了制造成分合格、雜質(zhì)含量低、質(zhì)量優(yōu)良的鎂鋰合金，有效降低鎂鋰合金的熔煉成本，優(yōu)化工藝，本發(fā)明提供一種鎂鋰合金及其制造方法，采用非真空熔煉技術(shù)，LiCl/LiF覆蓋劑覆蓋在鎂合金熔體上，充分保護(hù)熔煉過程，避免鋰元素的燒損。
鎂鋰合金，該合金中的Al1～5Wt％，Zn0.6～1.4Wt％，Li1～10Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，其余組分為Mg和其它雜質(zhì)。
鎂鋰合金的制造工藝為將LiCl/LiF覆蓋劑加入到錳鋼坩鍋熔煉爐里，升溫至400～650℃，加入純鎂錠；在690～730℃加入除Li之外的合金(合金皆為高純單質(zhì)，其中Zn為顆粒狀、事先用鋁箔包好，鋁為塊狀鑄錠)，在660～720℃溫度范圍用鐘罩把鋁箔包裹的純鋰壓入熔體，攪拌后，靜置10～20分鐘；在680～730℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠。澆注前，在覆蓋劑表面撒入粉狀CaF2，其用量為所有爐料金屬質(zhì)量的5～20Wt％；覆蓋劑的用量為爐料金屬質(zhì)量的20～40Wt％；覆蓋劑為LiCl與LiF的混合物，LiCl與LiF的質(zhì)量比為3∶1。
本發(fā)明技術(shù)方案，在熔煉爐溫度為400℃～650℃時，將粉狀覆蓋劑加入到爐內(nèi)，待覆蓋劑熔化后，把純鎂錠及合金化元素先后沉入覆蓋劑下方熔化；待鎂錠及合金元素熔化后，由于覆蓋劑的密度小于鎂合金熔體的密度，覆蓋劑浮在鎂合金熔體之上，因此鎂熔體始終在覆蓋劑的保護(hù)下；然后，在660～720℃下，用鐘罩把鋁箔包裹的高純鋰壓入熔體，由于鋰的加入量較少，熔體的密度始終大于覆蓋劑的密度，因此添加鋰后，覆蓋劑依舊在熔體表面，很好的保護(hù)了熔煉過程，避免了合金元素尤其是鋰元素的燒損。待熔體熔化并完全合金化，靜置10～20分鐘，在680～730℃澆注，能獲得較好的鑄錠質(zhì)量。澆注前，在覆蓋劑表面撒入占爐料金屬5～20Wt％的CaF2，使得覆蓋劑變稠，有利于扒渣，提高鑄錠質(zhì)量。
同時本發(fā)明使用錳鋼坩鍋煉爐鎂鋰合金，在熔煉過程中錳元素能和雜質(zhì)鐵元素反應(yīng)，有效降低了對合金性能影響較大的鐵的含量。采用本方法熔爐的鎂鋰合金，可控制雜質(zhì)元素Fe≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％。
值得注意的是，在合金的熔煉過程中，各個元素均有不同程度的燒損，其燒損率Al0.1～5％，Zn0.1～5％，Li1～5％；在配料的過程中應(yīng)給予補(bǔ)足。
實(shí)施例1超輕鎂鋰合金非真空熔煉技術(shù)，把占爐料25Wt％的LiCl/LiF放入錳鋼坩鍋，加熱到600℃，加入純鎂錠，升溫至700℃；待純鎂熔化后，溫度升到730℃，加入占爐料金屬3.5Wt％的高純鋁及1.2Wt％的鋅，并攪拌；降溫到680℃，用鐘罩壓入被鋁箔包裹的高純鋰(占爐料金屬質(zhì)量的2.6Wt％)，攪拌并在680℃靜置10～20分鐘；升溫到690～700℃，在覆蓋劑上灑上占爐料金屬10Wt％的CaF2使覆蓋劑變綢后，扒渣、澆鑄。
經(jīng)檢測，所熔煉的合金的成分(Wt％)如下

實(shí)施例2超輕鎂鋰合金非真空熔煉技術(shù)，把占爐料25Wt％的LiCl/LiF放入錳鋼坩鍋，加熱到600℃，加入純鎂錠，升溫至700℃；待純鎂熔化后，溫度升到730℃，加入占爐料金屬3.8Wt％的高純鋁及1.1Wt％的鋅，并攪拌；降溫到680℃，用鐘罩壓入被鋁箔包裹的高純鋰(占爐料金屬質(zhì)量的9.25Wt％)，攪拌并在680℃靜置10～20分鐘；升溫到690～700℃，在覆蓋劑上灑上占爐料金屬10Wt％的CaF2使覆蓋劑變綢后，扒渣、澆鑄。
經(jīng)檢測，所熔煉的合金的成分(Wt％)如下

以上實(shí)施例表明，本發(fā)明工藝過程簡便易行，按照本發(fā)明的工藝方法，通過非真空的覆蓋劑熔爐技術(shù)，采用錳坩鍋進(jìn)行熔煉，生產(chǎn)出化學(xué)成分合格，雜質(zhì)含量低，質(zhì)量優(yōu)良的鎂鋰合金。
需要說明的是，除上述實(shí)施方式以外，本發(fā)明尚有其它多種實(shí)施方式。凡采用等同替換或者等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鎂鋰合金，其特征在于其成分的質(zhì)量百分含量如下——Al1～5Wt％，Zn0.6～1.4Wt％，Li1～10Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％，該鎂鋰合金其余組分為Mg和其它雜質(zhì)。
2.制造權(quán)利要求1所述的一種鎂鋰合金的方法，其特征在于先將LiCl/LiF覆蓋劑加入到錳鋼坩鍋熔煉爐里，升溫至400～650℃，再加入純鎂錠；在690～730℃加入除鋰之外的合金，在660～720℃溫度范圍用鐘罩把鋁箔包裹的純鋰壓入熔體，攪拌后，靜置10～20分鐘；在680～730℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂鋰合金的制造方法，其特征在于澆注前，在覆蓋劑表面撒入CaF2，其用量為所有爐料金屬質(zhì)量的5～20Wt％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂鋰合金的制造方法，其特征在于所述覆蓋劑的用量為所有爐料金屬質(zhì)量的20～40Wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的一種鎂鋰合金的制造方法，其特征在于所述覆蓋劑中LiCl與LiF的質(zhì)量比為3∶1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂鋰合金及其制造方法，該合金中的Al1～5Wt％，Zn0.6～1.4Wt％，Li1～10Wt％，F(xiàn)e≤0.010Wt％，Ni＜0.001Wt％；其制法為先將LiCl/LiF覆蓋劑加入到錳鋼坩鍋熔煉爐里，升溫至400～650℃，加入純鎂錠；在690～730℃加入除鋰之外的合金，在660～720℃溫度范圍用鐘罩把鋁箔包裹的純鋰壓入熔體，攪拌后，靜置10～20分鐘；在680～730℃進(jìn)行澆注，獲得鑄錠。本發(fā)明技術(shù)方案采用非真空的覆蓋劑熔煉技術(shù)，用錳坩鍋進(jìn)行熔煉，制造出成分合格、雜質(zhì)含量低、質(zhì)量優(yōu)良的鎂鋰合金，顯著降低了熔煉成本，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝。
文檔編號C22C1/02GK1924055SQ200610041578
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者鐘皓, 閆蘊(yùn)琪, 陳琦, 張慧, 翁文憑 申請人:蘇州有色金屬加工研究院