一種Sn、Mn復(fù)合增強(qiáng)的Mg-Al-Zn合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種Sn、Mn復(fù)合增強(qiáng)的Mg-A^化合金材料，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(diǎn)，W滿足汽車工業(yè)輕量化的要求。輕量化材料對(duì)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(duì)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(dòng)機(jī)等上的部件需要采用較高強(qiáng)度和較高塑性的材料，并有較好 的耐磨，耐腐蝕，W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(diǎn)。Sn元素?zé)o毒，其烙點(diǎn)較低只有232°C，因此，在儀合金烙煉溫度下容易加入。Mg-A^^ 合金不僅成本較低，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(dòng)機(jī)和傳動(dòng) 機(jī)的殼體、手動(dòng)工具等，強(qiáng)度則偏低，綜合力學(xué)性能達(dá)不到發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)的殼體零件的使 用要求。目前，提高儀合金強(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)性能和耐腐蝕性等都有所提高，其合金液的流動(dòng)性提高，有利于材料成形，因 而引起了人們的積極關(guān)注。對(duì)Mg-A^化合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)腡6熱處理，還可產(chǎn)生固溶時(shí)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】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)目前Mg-A^化合金強(qiáng)度低的狀況，提供了一種Sn、Mn組元復(fù)合增強(qiáng) Mg-A^^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Sn和Mn,運(yùn)樣既保留了該系合金較高塑性的優(yōu)點(diǎn)，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：154~193MPa、102~121MPa、73~89皿。采用所發(fā)明的 制備工藝，合金烙煉溫度較低，Sn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(diǎn)在于： 通過將Sn、Mn元素添加到Mg-A^^合金中，通過復(fù)合固溶強(qiáng)化、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Sn、Mn元素后，連續(xù)的網(wǎng)狀組織變得細(xì)小、分散，網(wǎng)狀組織明顯減少，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；加入的Sn,-部分溶于基體中起到起到固溶強(qiáng)化的作用，另一部分生成M拓Sn相， 阻礙e-Mgi/liz的形成，并對(duì)P相生長(zhǎng)有一定的阻礙作用，使連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)狀 分布。從而減少e相對(duì)基體合金的割裂，提高了合金的強(qiáng)度。MgzSn強(qiáng)化相使得合金的硬 度明顯提高。Mn元素的添加可W提高儀合金的耐腐蝕性，細(xì)化晶粒。所WSn、Mn元素產(chǎn)生 的復(fù)合固溶強(qiáng)化、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。 陽0化]本發(fā)明是通過W下步驟來實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明儀合金由W下重量配比的組分組成：8. 3%~9. 7%A1、0. 35%~1. 0%Zn、 0. 1%~0. 8%Mn，0. 2%~2. 0%Sn，其余為儀和不可避免雜質(zhì)。其中，Mn是W Al-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。
[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、 1. 0%Sn，其余為儀和不可避免雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明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) 將一定質(zhì)量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸中，并在電阻 爐中加熱烙化，當(dāng)溫度達(dá)到500°C左右時(shí)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(shí)，加入預(yù)熱到100~150°C的純錫錠和純鋒錠，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Sn、Mn復(fù)合增強(qiáng)的Mg-A^^合金； (3) 合金的T6熱處理參數(shù)為：固溶溫度是410~420°C，時(shí)間為14~1她，時(shí)效溫度是 160~170°C，時(shí)間為18~2地。
【具體實(shí)施方式】 陽00引 實(shí)施例1 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成重量配比（Wt%)為：9.0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn、0. 2%Sn，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； 似合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸 中，并在電阻爐中加熱烙化，當(dāng)溫度達(dá)到500°C時(shí)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(shí)，加入預(yù)熱到100°C的純錫錠和純鋒錠，待合金完 全烙化并將合金液升溫至73(TC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(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成重量配比（wt%)為：8. 5%A1、0. 4%Zn、0. 3%Mn，1. 9%Sn，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(shí)施例1步驟1制備M-10%Mn中間合金； 似合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸 中，并在電阻爐中加熱烙化，當(dāng)溫度達(dá)到500°C時(shí)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73(TC時(shí)，加入預(yù)熱到15(TC的純錫錠和純鋒錠，待合金完 全烙化并將合金液升溫至750°C后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉、靜置15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。 陽〇1引實(shí)施例3 本發(fā)明實(shí)施例材料的組成重量配比（wt%)為：9. 0%A1、