一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金。本發(fā)明準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金是由以下重量配比的組分組成(wt%)：5.7%～6.3%Al、0.8%～4.2%Zn、0.2%～1.2%Y、0.2%～0.8%Mn，其余為鎂和不可避免雜質。其中，加入的Mg-Zn-Y-Mn中間合金各元素重量配比為：40%～50%的Zn、8%～12%的Y和1.5～2.8%%的Mn，其余為鎂。在AM60鎂合金的基礎上，通過調整工藝參數(shù)，加入一定量的Mg-Zn-Y-Mn中間合金，既保留了該Mg-Al-Mn系鎂合金塑性高的優(yōu)點，又改善了合金的強度，提高了硬度，使得新的鎂合金的綜合性能得到明顯的提高。
【專利說明】 —種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金材料，屬于金屬材料類領域。

【背景技術】
[0002]鎂合金具有高的比強度和剛度、減震性能、磁屏蔽性能、切削性能及可回收性，使得鎂合金近年來在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應用。其中，又以鎂合金在汽車零部件中的應用為重點，以滿足汽車工業(yè)輕量化的要求。由于汽車輪毅等零部件需要具有較高強度和較高塑性的材料，并且要求耐磨，耐腐蝕，表面光潔度好，能在較惡劣的環(huán)境條件下使用，所以鎂合金在汽車上的應用是研究應用的熱點。Mg-Al-Mn系鎂合金由于含Al量較低，使合金中含Al的二次化合物的析出量有所減少，故該合金的塑性和韌性較高，強度則偏低，從而Mg- Al-Mn系鎂合金的綜合性能仍達不到汽車輪毅等零件的使用要求，尤其是強度方面，目前，提高其強度的有效的途徑主要有合金化、強化相增強、變質和晶粒細化處理等。研究表明:準晶強化能夠提高合金的力學性能和耐腐蝕性等，因而引起了人們的積極關注。
[0003]準晶是一種同時具有長程準周期性平移序和非晶體學旋轉對稱性的固態(tài)有序相，具有高硬度、良好的熱力學穩(wěn)定性、低摩擦系數(shù)、低界面能和耐蝕等特點，適合于作韌性基體材料中的強化相，具備改善鎂合金性能的基本條件。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對目前Mg-Al-Mn系鎂合金強度低的狀況，提供了一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金的制備技術。在Mg- Al-Mn系的AM60鎂合金的基礎之上，通過適當工藝加入一定量的Mg-Zn-Y-Mn中間合金,這樣既保留了該系合金塑性高的優(yōu)點，又改善合金的強度。該合金是由質量百分比為90°/Γ99%的ΑΜ60鎂合金和質量百分比為1°/Γ?Ο%的Mg-Zn-Y-Mn中間合金制成。與傳統(tǒng)ΑΜ60鎂合金相比，本發(fā)明制得的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金在綜合性能方面得到明顯提高，其抗拉強度、屈服強度、伸長率分別達到:182?205ΜΡ、89?116ΜΡ、6.5^7.9%，可見，對比ΑΜ60鎂合金，新合金的強韌性有了明顯的提高，而塑性高的優(yōu)點也得到了進一步增強。采用所發(fā)明的制備工藝，合金液溫度相對較低，Y損耗少，Mg氧化輕，Zn揮發(fā)量少，Mn容易加入，成分易于控制，從而提升了合金品質，制造成本低。
[0005]本發(fā)明的特點在于:通過添加Mg-Zn-Y-Mn中間合金到Mg-Al-Mn鎂合金中，通過晶粒細化作用、共晶強化彌散強化，在不明顯降低該系鎂合金優(yōu)良塑性的前提下有效提高了鎂合金的強度、硬度等性能。金相組織顯示，Mg-Zn-Y-Mn中間合金中存在大量呈亮灰色的細小球狀的Mg-Zn-Y-Mn準晶和呈層片狀的共晶組織，準晶顆粒細小，呈球形狀并且彌散分布，產(chǎn)生彌散強化和細晶強化作用，層片狀的共晶組織產(chǎn)生共晶強化作用，所以Mg-Zn-Y-Mn準晶產(chǎn)生的彌散強化、細晶強化作用以及共晶組織產(chǎn)生的共晶強化作用是使合金力學性能得到明顯提高的主要原因。
[0006]本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的:本發(fā)明準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金是由以下重量配比的組分組成(wt%):5.7%?6.3%Α1、0.8%?4.2%Ζη、0.2%?1.2%Υ、0.29ΓΟ.8%Μη，其余為鎂和不可避免雜質。其中，加入的Mg-Zn-Y-Mn中間合金各組元重量配比為:40%?50%Ζη、8%?12%Υ和1.5?2.8%%Μη，其余為鎂。
[0007]本發(fā)明材料的制備方法采用以下步驟:先制備Zn-10%Μη中間合金和Mg_30%Y中間合金，再將Zn-10%Mn中間合金、Mg_30%Y中間合金、純鎂錠和純鋅錠一塊熔煉，制得Mg-Zn-Y-Mn中間合金，在AM60合金熔煉過程中加入Mg-Zn-Y-Mn中間合金，澆注成形，從而熔煉獲得該發(fā)明材料。
[0008]本發(fā)明的準晶增強Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金的制備方法為:
(I)按重量配比為30%Y、70%Mg為原料，放入鑄鐵坩堝中加熱熔化并升溫至80(T850°C，攪拌均勻后澆注金屬型，制得Mg-30%Y中間合金，熔煉過程中通入SF6: CO2體積比為1:200的氣體保護。按重量配比為10%Mn、90%Zn為原料，放入普通坩堝中加熱熔化升溫至60(T680°C，攪拌均勻后澆注金屬型，制得Zn-10%Mn中間合金。
[0009](2)按重量配比為40%?50%Zn、89Tl2%Y和1.5?2.8%%Μη，其余為鎂為原料(其中，Y以Mg-30%Y中間合金、Mn以Zn-10%Mn中間合金形式)，放入鑄鐵坩堝中加熱熔化并升溫至7600C?790°C，攪拌均勻后，靜置25?35分鐘后澆注金屬型，制得Mg-Zn-Y-Mn中間合金。熔煉過程中通入SF6 = CO2體積比為1:200的氣體保護。
[0010](3)將制得的Mg-Zn-Y-Mn中間合金加入到AM60鎂合金中，AM60鎂合金的成分按重量百分比為5.79Γ6.3%Α1、0.23°/Γθ.3%Μη，其余為鎂。具體過程為:以所需要的重量百分比的ΑΜ60鎂合金和Mg-Zn-Y-Mn中間合金為原料，把ΑΜ60鎂合金放入預熱到20(T350°C鑄鐵坩堝加熱，并通入SF6 = CO2體積比為1:200的氣體保護，待合金完全熔化、熔體溫度達到72(T750°C時，加入預熱到20(T300°C的Mg-Zn-Y-Mn中間合金，待中間合金完全熔化并且合金液升溫至730°C ?750°C后，攪拌均勻，靜置15?25分鐘后澆注鐵模具中凝固成形，得到一種準晶相相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金。
【權利要求】
1.一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金材料，其特征在于其組成按質量百分比是5.7%?6.3%Α1、0.8%?4.2%Ζη、0.2%?1.2%Υ、0.2%?0.8%Μη，其余為鎂和不可避免雜質。
2.該合金是由質量百分比為90°/Γ99%的ΑΜ60鎂合金和質量百分比為1°/Γ?Ο%的Mg-Zn-Y-Mn中間合金制成。
3.如權利要求1所述的Mg-Zn-Y-Mn中間合金，其特征在于其組成按質量百分比是40%?50%211、8%?12%￥和 L 5?2.8%%Μη，其余為鎂。
4.如權利要求1所述的Mg-Zn-Y-Mn中間合金，其特征在于其組成按質量百分比是6.0%Α1、2.8%Ζη、0.7%Υ、0.47%Μη，其余為鎂和不可避免雜質。
5.如權利要求1所述的Mg-Zn-Y-Mn中間合金的制備方法,其特征在于,步驟和條件如下: 按重量配比為30%Y、70%Mg為原料，放入鑄鐵坩堝中加熱熔化并升溫至80(T85(TC，攪拌均勻后澆注金屬型，制得Mg-30%Y中間合金，熔煉過程中通入SF6 = CO2體積比為1:200的氣體保護。
6.按重量配比為10%Mn、90%Zn為原料，放入普通坩堝中加熱熔化升溫至60(T680°C，攪拌均勻后澆注金屬型，制得Zn-10%Mn中間合金。
7.按重量配比為409T50%Zn、89Tl2%Y和1.5?2.8%%Μη，其余為鎂為原料(其中，Y以Mg-30%Y中間合金、Mn以Zn-10%Mn中間合金形式)，放入鑄鐵坩堝中加熱熔化并升溫至7600C?790°C，攪拌均勻后，靜置25?35分鐘后澆注金屬型，制得Mg-Zn-Y-Mn中間合金。
8.熔煉過程中通入SF6= CO2體積比為1:200的氣體保護。
9.將制得的Mg-Zn-Y-Mn中間合金加入到AM60鎂合金中，AM60鎂合金的成分按重量百分比為 5.7%?β.3%Α1、0.239Γ0.3%Μη，其余為鎂。
10.具體過程為:以所需要的重量百分比的ΑΜ60鎂合金和Mg-Zn-Y-Mn中間合金為原料，把ΑΜ60鎂合金放入預熱到20(T350°C鑄鐵坩堝加熱，并通入SF6 = CO2體積比為1:200的氣體保護，待合金完全熔化、熔體溫度達到72(T750 °C時，加入預熱到20(Γ300 V的Mg-Zn-Y-Mn中間合金，待中間合金完全熔化并且合金液升溫至730°C ?750°C后，攪拌均勻，靜置15?25分鐘后澆注鐵模具中凝固成形，得到一種準晶相增強的Mg-Al-Mn-Zn-Y鎂合金。
【文檔編號】C22C1/03GK104278181SQ201310346219
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年8月11日 優(yōu)先權日:2013年8月11日
【發(fā)明者】耿浩然, 吳明, 賈婷婷, 賈鵬 申請人:濟南大學