一種高強(qiáng)度的Mg-Al-Zn合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高強(qiáng)度的Mg-A^化合金材料及其制備方法，屬于金屬材料類領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀合金具有高的比強(qiáng)度和剛度、磁屏蔽性能、切削性能、減震性能、及可回收性，使 得儀合金近年來在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中，又W儀合金在汽車零部件中的 應(yīng)用為重點，W滿足汽車工業(yè)輕量化的要求。輕量化材料對汽車工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有 重要意義，它不僅關(guān)系到車輛的節(jié)能、減排、安全、成本等諸多方面，而且汽車輕量化材料的 應(yīng)用對世界能源、自然資源和環(huán)境保護(hù)具有深刻的影響，它已成為汽車材料技術(shù)發(fā)展的主 導(dǎo)方向。由于汽車輪毅、發(fā)動機(jī)和傳動機(jī)的殼體零部件需要具有較高強(qiáng)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W儀合金在汽 車上的應(yīng)用是研究應(yīng)用的熱點。Mg-A^Zn儀合金不僅成本低，而且具有良好的力學(xué)性能、鑄 造性能W及耐腐蝕性能，因此成為儀侶鋒系中應(yīng)用最為廣泛的的合金之一，用于制造形狀 復(fù)雜的薄壁鑄件，但是制作發(fā)動機(jī)和傳動機(jī)的殼體、手動工具等，強(qiáng)度則偏低，綜合性能達(dá) 不到發(fā)動機(jī)和傳動機(jī)的殼體零件的使用要求，尤其是強(qiáng)度方面。目前，提高其強(qiáng)度的有效的 途徑主要有合金化、強(qiáng)化相增強(qiáng)、變質(zhì)和晶粒細(xì)化處理等。研究表明，添加適量的元素能細(xì) 化儀合金的鑄態(tài)組織，并具有合金化效果，可W使儀合金的力學(xué)性能、延展性和耐腐蝕性等 都有所提高，因而引起了人們的積極關(guān)注。對Mg-A^化儀合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)腡6熱處理，還可 產(chǎn)生固溶時效強(qiáng)化作用，提高合金的屈服強(qiáng)度和硬度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明針對目前Mg-A^^儀合金強(qiáng)度低的狀況，提供了一種化、Mn組元復(fù)合增強(qiáng)Mg-A^化儀合金材料的制備技術(shù)。在Mg-A^化系的AZ91儀合金為基礎(chǔ)，W適當(dāng)工藝加入 一定量的化和Mn，運(yùn)樣既保留了該系合金較高塑性的優(yōu)點，又改善了合金的強(qiáng)度和硬度。 與傳統(tǒng)AZ91鑄造儀合金相比，本發(fā)明制得的儀合金在綜合力學(xué)性能方面得到明顯提高，合 金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度分別達(dá)到：165~190MPa、105~121MPa、72~84皿。采用所發(fā)明 的制備工藝，合金液溫度較低，化損耗少，Mn容易加入，成分易于控制，從而提升了合金品 質(zhì)。
[0004]本發(fā)明的特點在于： 通過將化、Mn元素添加到Mg-A^化儀合金中，通過彌散強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化作用，在不明 顯降低該系儀合金優(yōu)良塑性的前提下有效提高了儀合金的強(qiáng)度、硬度等性能。金相組織顯 示，加入化、Mn元素后，連續(xù)的網(wǎng)狀組織不再粗大，網(wǎng)狀組織變得稀疏、細(xì)小、分散。合金組 織發(fā)生明顯變化，P相完全呈斷續(xù)狀彌散分布，均勻的分布在基體合金內(nèi)。網(wǎng)狀組織明顯 減少，有大部分連續(xù)狀物沿著晶界析出，且基體內(nèi)斷續(xù)分布的第二相數(shù)量增多，產(chǎn)生彌散強(qiáng) 化和細(xì)晶強(qiáng)化作用；合金中析出的第二相是其強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)部分，但晶界處析出相如果 呈連續(xù)的網(wǎng)狀組織，就會對基體會產(chǎn)生割裂，彌散分布的第二相則對基體的割裂相對要弱， 同時斷續(xù)狀分布的的第二相可W產(chǎn)生釘扎位錯的作用，即為彌散強(qiáng)化，因此合金的強(qiáng)度硬 度得到了提高。Mn元素的添加可W提高合金的耐腐蝕性，細(xì)化晶粒。所W化、Mn元素產(chǎn)生 的復(fù)合彌散強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化作用是使合金力學(xué)性能得到明顯提高的主要原因。
[0005] 本發(fā)明是通過W下步驟來實現(xiàn)的： 本發(fā)明儀合金是由W下重量配比的組分組成（wt%) :8. 3%~9. 7%A1、0. 35%~1. 0%Zn、 0. 1%~0. 8%Mn，0. 1%~1. 0%Cu，其余為儀和不可避免雜質(zhì)。其中，Mn是WAl-Mn中間合金的形 式加入的，其組元重量配比為：10%Mn，其余為侶；化是中間合金的形式加入，其組 元重量配比為：20%Cu，其余為侶。
[0006] 本發(fā)明的儀合金材料最佳的合金成分重量配比為：9.0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn、 0. 5%Cu，其余為儀和不可避免雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的儀合金的制備方法為： (1)按重量配比為10%Mn、90%Al為原料，放入石墨-粘±相蝸中，使用中頻爐加熱烙化， 攬拌均勻后，靜置5~10分鐘后誘注金屬型，制得M-10%Mn中間合金； (2 )按重量配比為20%Cu、80%A1為原料，放入石墨-粘±相蝸中，使用中頻爐加熱烙化， 攬拌均勻后，靜置5~10分鐘后誘注金屬型，制得Al-20%Cu中間合金； (3) 將一定重量配比的Mg錠和A1錠原料，放入鋼相蝸中并在電阻爐中加熱烙化，當(dāng)溫 度達(dá)到500°C左右時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護(hù)，待合金完全烙化、烙體溫度 達(dá)到720~760°C時，加入預(yù)熱到100~150°C的M-10%Mn中間合金、A^20%Cu中間合金和純 鋒錠，待合金完全烙化并將合金液升溫至73(TC~76(TC后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉，靜 置15~25分鐘后誘注鋼模中凝固成形，得到一種高強(qiáng)度的Mg-A^化儀合金； (4) 合金的T6熱處理參數(shù)為：固溶溫度是410~420°C，時間為14~18h，時效溫度是 160~170°C，時間為18~2地。
【具體實施方式】[000引實施例1 本發(fā)明實施例材料的組成重量配比（Wt%)為：8. 3%A1、0. 35%Zn、0. 3%Mn、0. 1%化，其余 為儀和不可避免雜質(zhì)。
[0009] 采取W下工藝步驟制得： (1)制備M-10%Mn中間合金：按重量配比為10%Mn、90%Al為原料，放入石墨-粘±相 蝸中，使用中頻爐加熱烙化，攬拌均勻后，靜置5分鐘后誘注金屬型，制得M-10%Mn中間合 金； 似制備Al-20%Cu中間合金：按重量配比為20%Cu、80%Al為原料，放入石墨-粘±相 蝸中，使用中頻爐加熱烙化，攬拌均勻后，靜置5分鐘后誘注金屬型，制得M-20%Cu中間合 金； (3)合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠和A1錠原料放入鋼相蝸中，并在電阻爐中加 熱烙化，當(dāng)溫度達(dá)到500°C時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護(hù)，待合金完全烙化、烙 體溫度達(dá)到720°C時，加入預(yù)熱到100°C的M-10%Mn中間合金、A^20%Cu中間合金和純鋒 錠，待合金完全烙化并將合金液升溫至740°C后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉、靜置20分鐘 后誘注鋼模中凝固成形，得到該鑄造儀合金，所得合金性能見表1。
[0010] 實施例2 本發(fā)明實施例材料的組成重量配比（wt%)為：9. 0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn，0. 9%Cu，其余為 儀和不可避免雜質(zhì)。
[0011] 采取W下工藝步驟制得： (1) 按照實施例1步驟1制備M-10%Mn中間合金； (2) 按照實施例1步驟2制備M-20%Cu中間合金； (3) 合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠和A1錠原料，放入鋼相蝸中并在電阻爐中加熱 烙化，當(dāng)溫度達(dá)到500°C時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護(hù)，待合金完全烙化、烙體 溫度達(dá)到760°C時，加入預(yù)熱到150°C的M-10%Mn中間合金、A^20%Cu中間合金和純鋒錠， 待合金完全烙化并將合金液在760°C保溫，攬拌均勻，加入精煉劑精煉、靜置16分鐘后誘注 鋼模中凝固成形，得到該鑄造儀合金，所得合金性能見表1。
[001引實施例3 本發(fā)明實施例材料的組成重量配比（wt%)為：9. 0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn、0. 5%Cu，其余