包含鋁的鎂合金用晶粒細化劑、鎂合金的制造方法及利用該方法制造的鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的鎂合金用細化劑包含鋁(Al)和錳(Mn)，其微結(jié)構(gòu)內(nèi)包含鋁(Al)和錳(Mn)的化合物，在所述鋁(Al)和錳(Mn)的化合物中，Al/Mn組成比即原子比為4～4.5的化合物的面積大于Al/Mn組成比即原子比為5.5～6.5的化合物的面積，鎂熔液內(nèi)添加所述細化劑的情況下，能夠?qū)⒕Я＜毣?0～100μm。
【專利說明】
包含錯的鎮(zhèn)合金用晶粒細化劑、鎮(zhèn)合金的制造方法及利用該 方法制造的鎮(zhèn)合金
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種晶粒細化劑，其在儀合金，尤其是Mg-Al類合金的鑄造過程中添 加，從而能夠用于細化晶粒，更詳細而言，設(shè)及一種經(jīng)濟有效的細化劑、利用該細化劑的儀 合金的制造方法及利用該方法制造的儀合金，所述細化劑與現(xiàn)有細化劑不同，不是W粉末 形態(tài)，而是能夠W合金或液態(tài)形態(tài)投入至儀烙液，降低烙液的起火危險性，能夠安全地添 加，并且也能夠容易地適用于常用的一般設(shè)備中。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀作為比重為1.74的金屬，不僅是金屬材料中最輕的金屬，而且其比強度、尺寸穩(wěn) 定性、電磁波屏蔽性、散熱性等優(yōu)異，因此作為電子設(shè)備的外裝材料、航空航天材料受到關(guān) 注。但是，儀從強度和腐蝕性方面來講，其一般特性不適合用作結(jié)構(gòu)材料，因此W添加各種 元素的合金方式使用。
[0003] 如上所述的儀合金的大部分具有密排六方晶格（Hexagonal Close Packed lattice，HCP)，與具有體屯、立方晶格(Body Centered Qibic lattice，BCC)、面屯、立方晶格 (Face Centered Cubic lattice,FCC)的一般的金屬材料相比延性低，通常被劃分為塑性 加工性低的難加工材料。因此，用于工業(yè)的儀合金W鑄造方式使用，而非鍛造方式。
[0004] 另一方面，在儀合金的鑄造過程中所添加的晶粒細化劑與在通常的金屬中一樣， 表現(xiàn)出W下各種優(yōu)點：提高機械性質(zhì)、減少鑄造缺陷、抑制偏析、提高成型性、改善表面特性 等。
[0005] 例如，如耐蝕性優(yōu)異的儀(Mg)-侶(A1)-鋒（Zn)類的AZ類儀合金、延性優(yōu)異的儀 (Mg)-侶(A1)類AM類儀合金，大部分的常用儀合金含侶，作為含侶的儀合金的晶粒細化機制 現(xiàn)有異質(zhì)晶核化eterogeneous nuclei)理論和碳偏析（carbon segregation)理論。
[0006] 異質(zhì)晶核理論通過向烙液中投入含碳的多種無機化合物或氣體等，從而烙液中的 侶和碳結(jié)合而生成碳化物，所述碳化物粒子在烙液凝固時作用為儀基質(zhì)的核生成粒子，從 而晶粒細化。此外，碳偏析理論是如下理論:隨著投入至烙液的碳元素初期凝固的晶粒生長 而在固液界面偏析，從而阻止晶粒生長，由此得到細化。
[0007] 通過基于所述理論的現(xiàn)有儀合金的細化方法開發(fā)W下適于多種工序及適合其的 細化劑:過熱處理法，在烙液過熱至一定溫度W上后，冷卻至注入溫度來進行注入;Elfinal 工序法，烙液內(nèi)添加氯化鐵(FeCb);錯添加法，向烙液添加錯（Zr，zirconium);碳添加法 等。
[000引所述過熱處理法的工序中，將烙解儀合金來制造的烙液過熱至高于烙點的180°C 至300°CW上后，急速冷卻至鑄造溫度來進行注入，其具有W下諸多問題：由于熱和急速冷 卻工序所導(dǎo)致的設(shè)備費用和生產(chǎn)費用增加、能效降低及難W適用于大型鑄造和連續(xù)鑄造工 序。
[0009] Elfinalg工序法于1942在德國開發(fā)，通過將氯化鐵(FeCb)在大約740°C至780°C 下添加到烙液，從而粒子細化，但是存在通過合金內(nèi)添加鐵(Fe)，降低合金的耐腐蝕性質(zhì)， 產(chǎn)生對人體有害的燃燒氣體的缺點。
[0010] 錯添加法中添加0.5重量％至1.0重量％的錯，來對儀晶粒進行細化，當前也正廣 泛使用，但是在含侶和儘合金元素的儀合金中，由于與運些元素的反應(yīng)而導(dǎo)致細化效果消 失，因此難W使用，并且常用儀合金含有大量運些元素，因而難W實用化。
[0011] 碳添加法可分為烙液內(nèi)直接投入細化的碳粉末的方法，和投入含碳的無機化合物 的方法。所述碳添加法與過熱處理法相比較，無需將烙液升溫至較高溫度，并且經(jīng)濟性方面 表現(xiàn)優(yōu)異，因此作為儀(Mg)-侶(A1)類合金中最重要的細化方法被廣為人知。
[0012] 但是，所述碳添加法中直接投入碳粉末的方法，在烙液中直接投入含碳的細化碳 粉末、活性炭(carbon black)等，存在投入過程中碳粉末未均勻分散并大部分浮在烙液上， 細化效率降低的缺點，因此W無機化合物形態(tài)投入到烙液的方法更廣泛地被使用。
[0013] 作為與儀合金的晶粒細化劑相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，韓國授權(quán)專利公報第0836599號中 公開了一種儀合金鑄造材料的晶粒細化劑及其細化方法。具體而言，公開一種儀合金鑄造 材料的晶粒細化方法，其包括:細化劑添加過程，烙解含侶的儀合金后，在65(TC至76(TC的 細化劑添加溫度下，對比烙液量添加0.5重量％至5.0重量％的碳酸儀(MgO)3)粉末;鑄造過 程，在所述細化劑添加過程之后維持五分鐘W上，之后進行鑄造。但是根據(jù)所述細化方法， 將碳酸儀粉末添加到儀烙液時，反應(yīng)性較高的碳酸儀W表面積較大的粉末方式使用，因此 有可能激烈反應(yīng)，可能無法均勻地混合至烙液的下部，并且激烈的反應(yīng)可能產(chǎn)生爆炸等問 題。
[0014] 此外，韓國公開專利公報第2009-0036239號中公開有一種儀合金的晶粒細化方 法，具體而言，公開一種儀合金的晶粒細化方法，其包括如下步驟:利用由氣(argon)氣氛組 成的電爐，烙解儀合金來制造儀合金烙液；在780°C溫度下，儀合金烙液內(nèi)添加六氯乙燒 (C2Cl6);W及將儀合金和六氯乙燒混合烙液維持20分鐘，使六氯乙燒完全烙解。
[0015] 但是存在如下問題:根據(jù)所述細化方法儀合金烙液內(nèi)添加六氯乙燒的情況下，無 法得到細化晶粒，而且將六氯乙燒添加至烙液時，產(chǎn)生大量對人體致命且腐蝕金屬材料的 燃燒氣體。
[0016] 并且，韓國授權(quán)專利公報第1214939號中公開了一種儀合金的制造方法，具體而 言，公開一種儀合金的制造方法，其包括如下步驟:對儀合金涂覆保護氣體之后，加熱至儀 合金的烙解溫度來烙融，從而制造儀金屬合金烙液；儀金屬烙液內(nèi)添加粉末、顆粒 (pel let)、棒(rod)、線(wire)形態(tài)的儀合金晶粒細化劑;鑄造儀合金烙液，形成晶粒細化儀 合金鑄造材料。
[0017] 但是存在如下問題:根據(jù)所述儀合金制造方法直接添加粉末等的情況下，由于粉 末噴出至表面或浮于烙液表面的現(xiàn)象，與添加量相比表現(xiàn)出較低的收率，W顆粒方式添加 時，顆粒未全部分解，部分壓縮的夾雜物塊殘存于烙液內(nèi)。此外，與細化劑的形態(tài)無關(guān)，碳酸 鹽山曰&011曰*6)類的碳酸儘等由于反應(yīng)性高，如果直接添加至儀烙液，則因分解時產(chǎn)生的二 氧化碳氣體導(dǎo)致烙液沸騰，從而存在起火的危險性、儀烙液表面的氧化危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] (一)要解決的技術(shù)問題
[0019]本發(fā)明的課題在于提供晶粒細化劑、利用該細化劑的儀合金的制造方法及利用該 方法細化的儀合金，所述晶粒細化劑與現(xiàn)有的細化劑相比，能夠安全且廉價地進行制造，并 且能夠有效地進行細化。
[0020](二很術(shù)方案
[0021] 用于解決所述課題的本發(fā)明的一個方面，提供一種儀合金用細化劑，所述細化劑 包含侶(A1)和儘(Mn)，微結(jié)構(gòu)內(nèi)包含侶(A1)和儘(Mn)的化合物，在所述侶(A1)和儘(Mn)的 化合物中，Al/Mn組成（原子比）比為4~4.5的化合物的面積大于Al/Mn組成（原子比）比為 5.5~6.5的化合物的面積。
[0022] 用于解決所述課題的本發(fā)明的另一個方面，提供一種儀合金的制造方法，所述方 法包括如下步驟:對儀合金涂覆保護氣體后，加熱至儀合金的烙解溫度W上進行烙解，來制 造儀合金烙液;所述儀合金烙液內(nèi)添加所述細化劑后，維持并攬拌5分鐘~2小時；W及對添 加所述細化劑的儀合金烙液進行鑄造，從而制造儀合金鑄造材料。
[0023] 用于解決所述課題的本發(fā)明的又另一個方面，提供一種儀合金，所述儀合金通過 所述儀合金的制造方法制造，所述儀合金的晶粒大小為50~100M1。
[0024] (立巧益效果
[0025] 本發(fā)明的細化劑，與現(xiàn)有的粒子形態(tài)的細化劑不同，作為中間合金形態(tài)W固態(tài)或 液態(tài)方式添加，因此能夠消除與烙液和細化劑粉末的反應(yīng)所致的氣體產(chǎn)生、烙液起火及氧 化等副作用。
[0026] 此外，因為能夠W非粉末的形態(tài)添加，所W能夠消除為了在現(xiàn)有烙液內(nèi)為了細化 劑粉末均勻分布而執(zhí)行的各種工序，從而能夠使得工序費用顯著降低。
[0027] 此外，本發(fā)明的細化劑，能夠W在由侶和一定量的儘構(gòu)成的烙液內(nèi)W-定量、一定 時間注入二氧化碳后進行鑄造的方式制造，并且二氧化碳的注入可通過一般的氣體鼓泡 (bubbling)設(shè)備來執(zhí)行，因此幾乎不需要額外的工序費用或設(shè)備因此省錢。
[0028] 此外，本發(fā)明的細化劑，利用常用儀合金中最常使用的元素侶和儘，并利用廉價的 二氧化碳氣體來制造，因此從原料方面也能夠W低于現(xiàn)有細化劑的費用進行制造。
[0029] 此外，本發(fā)明的細化劑能夠W合金形態(tài)投入，并且加工自由且由此形狀自由度也 較高，所W能夠容易用于各種鑄造工序。
【附圖說明】
[0030] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)照片。
[0031] 圖2是對根據(jù)本發(fā)明的實施例1所制造的微結(jié)構(gòu)放大觀察的照片。
[0032] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例4所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)照片。
[0033] 圖4是根據(jù)比較例4所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)照片。
[0034] 圖5是根據(jù)比較例5所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)照片。
[0035] 圖6是對根據(jù)比較例5所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)放大觀察的照片。
[0036] 圖7a是通過根據(jù)本發(fā)明的實施例1的細化劑進行細化處理的AZ80合金的微結(jié)構(gòu)照 片，圖化是常用AZ80合金(比較例1)的微結(jié)構(gòu)照片。
【具體實施方式】
[0037] W下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。但是，接下來所示例的本發(fā)明的 實施例能夠變形為各種不同的形態(tài)，并且本發(fā)明的范圍并非限定于W下詳細的實施例。本 發(fā)明的實施例是為了能夠向業(yè)內(nèi)具有一般知識的人員更加完整地說明本發(fā)明而提供的。
[0038] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，僅由儀合金所含的主要合金元素組成的合金制造的合金的微結(jié)構(gòu) 內(nèi)形成有具有規(guī)定的組成(原子比）比的二次相的情況下，儀合金的細化效果優(yōu)異。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的儀合金用細化劑的特征為，其包含侶(A1)和儘(Mn)，微結(jié)構(gòu)內(nèi)含有 侶(A1)和儘(Mn)的化合物，在所述侶(A1)和儘(Mn)的化合物中，Al/Mn組成（原子比）比為4 ~4.5的化合物的面積大于Al/Mn組成(原子比）比為5.5~6.5的化合物的面積。
[0040] 含儘的侶合金中，可形成如4141〇、416111、419911123、4112111、411地114、418111日的二次 相，從儀合金細化效率方面來講，優(yōu)選Al/Mn組成(原子比）比為4~4.5的化合物的面積分數(shù) 與整體Al-Mn化合物面積比為50% W上，更優(yōu)選為70% W上。
[0041] 所述微結(jié)構(gòu)可包含侶(A1)和儘(Mn)的化合物相(phase),所述侶和儘的化合物相 形成有一個W上平坦界面和針狀界面。
[0042] 所述微結(jié)構(gòu)的基質(zhì)(matrix)由侶組成。
[0043] 所述微結(jié)構(gòu)可由侶合金組成，所述侶合金包含7~15重量％的儘、剩余為侶及不可 避免的雜質(zhì)。
[0044] 所述儘的含量小于7重量％的情況下，因為儀合金的細化效率不足，所W優(yōu)選添加 7重量％ W上。此外，侶內(nèi)儘含量越高，烙解溫度越高，儘的含量添加超過15重量％時，儀合 金的細化效率雖然提高，但是細化劑的烙點不僅難W在常用的大容量的電阻爐中進行烙 解，而且添加至儀烙液時也必須提高儀烙液的溫度，從而儀烙液的處理時起火及氧化的危 險性較大，因此優(yōu)選在一般儀鑄造溫度范圍600°C~780°C內(nèi)，可烙解的儘組成為15重量％ W下。
[0045] 此外，所述細化劑中可額外包含1重量％ W下的碳(C)。
[0046] 所述不可避免的雜質(zhì)是在制造侶-儘合金的過程中來自于原料或設(shè)備等的成分， 在不影響儀的細化的范圍內(nèi)，可W少量包含1重量％ W下，并且優(yōu)選包含0.1重量％ W下，更 優(yōu)選包含0.01重量下。
[0047] 所述細化劑的微結(jié)構(gòu)中，在所述侶-儘化合物相所占的面積分數(shù)小于5%的情況 下，儀合金的細化效果不足，因此優(yōu)選維持5% W上，更優(yōu)選維持10~30%。
[0048] 此時，所述侶-儘化合物相的面積分數(shù)（％)是指在300倍的掃描電子顯微鏡照片整 體面積中所述細化劑化合物相所占的面積的比率。
[0049] 本發(fā)明的細化劑的特征為，在包含侶(A1)和儘(Mn)的合金烙液中，W30秒~120秒 注入碳，由此所生成的侶和儘的二次相中，促進Al/Mn組成(原子比）比為5.5~6.5的化合物 的生成，從而在細化劑的微結(jié)構(gòu)中，二次相整體面積中Al/Mn組成(原子比）比為5.5~6.5的 化合物所占的面積分數(shù)越高。
[0050] 在細化劑的微結(jié)構(gòu)內(nèi)，二次相整體面積中Al/Mn組成（原子比）比為5.5~6.5的化 合物所占的面積分數(shù)為50% W上，更優(yōu)選為70% W上時，細化劑效率最大化，因此優(yōu)選碳的 注入控制為Al/Mn組成(原子比）比為5.5~6.5的化合物所占的面積分數(shù)。
[0051] 就所述碳注入處理而言，優(yōu)選注入二氧化碳，但是只要是能夠?qū)崿F(xiàn)類似于本發(fā)明 的微結(jié)構(gòu)的控制，則不限定其他形態(tài)的碳注入。
[0052] 碳注入時間小于30秒，或大于120秒的情況下，難W形成所述的侶和儘的化合物 相，因此優(yōu)選維持在30秒~120秒。
[0053] 此外，使用本發(fā)明的細化劑的儀合金的制造方法的特征為，其包括如下步驟:對儀 合金涂覆保護氣體后，加熱至儀合金的烙解溫度進行烙解，來制造儀合金烙液;所述儀合金 烙液內(nèi)添加所述細化劑后，維持并攬拌5分鐘~2小時；W及對添加所述細化劑的儀合金烙 液進行鑄造，從而制造儀合金鑄造材料。
[0054] 能夠使用本發(fā)明的細化劑的儀合金可W在包括AZ系列合金、AM系列合金等侶合金 的大部分儀合金中用作各種鑄造用及加工用儀合金，優(yōu)選可W使用包含侶和部分微量的儘 的儀合金。
[0055] 此外，優(yōu)選將所述儀合金烙液的溫度維持為600°C~780°C，運是因為，當烙液溫度 低于600°C的情況下，無法維持烙融狀態(tài)，而高于780°C的情況下，不僅需要大量的能源費 用，而且儀合金的反應(yīng)性增加，可能使得儀氧化，或包含雜質(zhì)。
[0056] 所述保護氣體用于切斷儀與大氣中存在的氧發(fā)生反應(yīng)，并在烙液表面形成穩(wěn)定的 保護性膜，例如，雖然能夠使用SF6和C〇2的混合物，但是并非限定于此。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明的細化劑添加至儀烙液時，根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)業(yè)設(shè)備及鑄造工序可錠形 態(tài)或長的形態(tài)的棒狀、板狀等各種形態(tài)進行加工并添加，并且也可烙解的液態(tài)方式通 過各種移動路徑添加。
[0058] 在本發(fā)明中，添加制造的侶-儘細化劑合金后，為了提高細化效率，維持時間可W 不同。此外，優(yōu)選維持時間內(nèi)持續(xù)實施烙液攬拌。添加后維持時間短于5分鐘的情況下，細化 效率不足，而如果維持時間長于兩小時W上，則在烙液表面的氧化夾雜物向烙液內(nèi)流入，從 而烙液的純凈度下降，因此優(yōu)選維持和/或攬拌5分鐘~2小時。
[0059] 添加侶-儘細化劑合金的儀烙液通過基于金屬型及砂型的鑄造、低壓鑄造、連續(xù)鑄 造、薄板鑄造、精密鑄造、拉模鑄造 (die casting)等各種鑄造方法，最終能夠制造成儀合 金〇
[0060] 通過本發(fā)明所制造的儀合金使用碳注入處理的侶-儘細化劑來制造，與細化處理 之前的晶粒大小相比，可具有得到顯著細化的50WI1至100皿的晶粒大小。由此，儀合能夠可 表現(xiàn)出提高的機械特性及加工性。此外，根據(jù)本發(fā)明的儀合金由于機械特性及加工性的提 高而能夠廣泛地應(yīng)用到輸送機、電子產(chǎn)品、運動休閑產(chǎn)品中。
[0061] W下，W本發(fā)明的優(yōu)選實施例和該些實施例的比較例為基礎(chǔ)，對本發(fā)明進行更加 詳細的說明。
[0062] 【實施例1】
[0063] 在800°C下，包含10重量％的儘的侶烙液內(nèi)注入30秒二氧化碳后進行鑄造來制造 細化劑。
[0064] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)照片，圖2是對圖1的微結(jié)構(gòu) 放大觀察的照片。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例1的細化劑的微結(jié)構(gòu)W具有角形狀的二 次相W粒子狀形成于基質(zhì)組織(侶)相中。如果對形成為粒子狀的二次相進行放大，則如圖2 所示，觀察到二次相中表現(xiàn)為亮色的相占據(jù)大部分，而其周圍形成少許相對較暗的灰色相。
[0065] 針對所述二次相的亮色部分和灰色部分執(zhí)行成分分析的結(jié)果，確認到，亮色部分 具有A14~4.sMn組成，并且灰色部分具有A15.5~s.sMn組成，并且在二次相中亮色部分占據(jù)的面 積分數(shù)超過了 70 %。
[0066] 此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例1所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)中，與基質(zhì)的邊界部分觀察 到同時具有平坦部分和針狀部分的二次相。
[0067] 在720°C下烙解AZ80儀合金后，將烙液溫度維持為720°C，并添加對比儀合金烙液 的總重量3重量％的通過所述方法制造的細化劑。添加細化劑后，對所述烙液維持30分鐘， 使細化劑在烙液內(nèi)完全烙解。之后將所述烙液置入預(yù)熱為20(TC的金屬模具并進行鑄造，從 而制造儀合金。
[006引【實施例^
[0069] 投入細化劑后，除了將維持及攬拌時間延長至60分鐘之外，其余與實施例1相同， 從而制造細化劑及儀合金。
[0070] 對細化劑的微結(jié)構(gòu)進行分析的結(jié)果，與實施例1類似，侶-儘二次相具有角形狀，且 形成為亮色部分和灰色部分的相，所述亮色部分具有AU~4.sMn組成，所述灰色部分在其周 邊具有Als.s^.sMn組成，并且在所述二次相中，亮色部分所占的面積分數(shù)超過了70%。
[0071] 此外，與本發(fā)明的實施例1相同地，所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)中，在與基質(zhì)的邊界 部分觀察到同時具有平坦部分和針狀部分的二次相。
[0072] 【實施例3】
[0073] 投入細化劑后，除了將維持及攬拌時間延長至120分鐘之外，其余與實施例1相同， 從而制造細化劑及儀合金。
[0074] 對細化劑的微結(jié)構(gòu)進行分析的結(jié)果，與實施例1類似，侶-儘二次相具有角形狀，且 形成為亮色部分和灰色部分的相，所述亮色部分具有AU~4.sMn組成，所述灰色部分在其周 邊具有Ai5.sMn組成，并且在所述二次相中，亮色部分所占的面積分數(shù)超過了70 %。
[0075] 此外，與本發(fā)明的實施例1相同地，所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)中，在與基質(zhì)的邊界 部分觀察到同時具有平坦部分和針狀部分的二次相。
[0076] 【實施例4】
[0077] 在900°C下在包含15重量％的儘的侶烙液內(nèi)注入60秒二氧化碳后進行鑄造，從而 制造細化劑。
[0078] 對如上所述制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)進行分析的結(jié)果，如圖3所示，可W確認到，根 據(jù)本發(fā)明的實施例2的細化劑的微結(jié)構(gòu)也與根據(jù)實施例1的細化劑的微結(jié)構(gòu)相同，W具有角 形狀的二次相W粒子狀形成于基質(zhì)組織(侶)相中，所述二次相的大部分由表現(xiàn)為亮色的相 和相對暗灰色的相組成，在其周邊少量形成所述相對暗灰色的相，并且所述亮色相具有 A14~4.sMn組成，所述灰色相具有A15.5~s.sMn組成，在二次相中亮色部分占據(jù)的面積分數(shù)超過 了70%。此外，與本發(fā)明的實施例1相同，所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)中，在與基質(zhì)的邊界多次 觀察到同時具有平坦部分和針狀部分的二次相。換句話說，根據(jù)實施例2所述的細化劑的微 結(jié)構(gòu)也具有與實施例1~3類似的微結(jié)構(gòu)。
[0079] 在720°C下烙解如上所述制造的AZ80儀合金后，將烙液溫度維持為720°C，并添加 對比儀合金烙液的總重量2重量％的通過所述方法制造的細化劑。添加細化劑后，對所述烙 液維持5分鐘，使細化劑在烙液內(nèi)完全烙解。之后將所述烙液置入預(yù)熱為20(TC的金屬模具 并進行鑄造，從而制造儀合金。
[0080] 如上所述，為了與根據(jù)本發(fā)明的實施例1~4所制造的細化劑及儀合金進行比較， 制造如下所述的儀合金。
[0081] 【比較例1】
[0082] 對常用儀合金AZ80進行烙解后，不投入細化劑而進行鑄造。
[0083] 【比較例2】
[0084] 在800°C下在未添加儘的侶烙液中進行30秒二氧化碳注入處理后從而制造細化 劑。
[0085] 在720°C下烙解AZ80儀合金后，將烙液溫度維持為720°C，并添加對比儀合金烙液 的總重量8重量％的通過所述方法制造的細化劑。添加細化劑后，對所述烙液維持5分鐘，使 細化劑在烙液內(nèi)完全烙解。之后將所述烙液置入預(yù)熱為20(TC的金屬模具并進行鑄造，從而 制造儀合金。
[00化]【比較例3】
[0087] 除了在800°C下在未添加儘的侶烙液中進行120秒二氧化碳注入處理后從而制造 細化劑之外，通過與比較例2相同的方法制造細化劑及儀合金。
[008引【比較例4】
[0089] 在800°C下在包含5重量％的儘的侶烙液中進行120秒二氧化碳注入處理后從而制 造細化劑。
[0090] 對根據(jù)比較例4所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)進行分析的結(jié)果，如圖4所示，根據(jù)比較 例4所制造的細化劑中侶-儘化合物二次相的形狀形成為具有角且平坦。換句話說，如本發(fā) 明的實施例1~4所示，在與基質(zhì)的邊界未觀察到同時具有平坦部分和針狀部分的二次相。 此外，幾乎未觀察到具有A14~4.sMn組成的見色相，僅由具有AIs.5~s.sMn組成的灰色相組成， 從而可知，在二次相中亮色相占據(jù)的面積分數(shù)幾乎為0%。
[0091] 在720°C下烙解AZ80儀合金后，將烙液溫度維持為720°C，并添加對比儀合金烙液 的總重量6重量％的通過所述方法制造的細化劑。添加細化劑后，對所述烙液維持30分鐘， 使細化劑在烙液內(nèi)完全烙解。之后將所述烙液置入預(yù)熱為20(TC的金屬模具并進行鑄造，從 而制造儀合金。
[0092] 【比較例5】
[0093] 在900°C下在包含15重量％的儘的侶烙液中注入300秒二氧化碳后進行鑄造并制 造細化劑。
[0094] 對如上所述制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)進行分析的結(jié)果，如圖5及圖6所示，在根據(jù)比 較例5所制造的細化劑中，侶-儘化合物二次相的形狀形成為邊界部圓且W曲線為主，如本 發(fā)明的實施例1~4所示，在與基質(zhì)的邊界完全未觀察到同時具有平坦部分和針狀部分的二 次相。尤其可知，具有A14~4. sMn組成的見色相的面積小于具有A15.5~6. sMn組成的灰色相，在 二次相中亮色相所占的面積分數(shù)小于50%。
[00M]在720°C下烙解AZ80儀合金后，將烙液溫度維持為720°C，并添加對比儀合金烙液 的總重量2重量％的通過如上所述制造的細化劑。添加細化劑后，對所述烙液維持5分鐘，使 細化劑在烙液內(nèi)完全烙解。之后將所述烙液置入預(yù)熱為20(TC的金屬模具并進行鑄造，從而 制造儀合金。
[0096]所述表1整理了根據(jù)所述實施例及比較例所制造的細化劑及儀合金的制造條件和 所制造的儀合金的晶粒大小。
[0097]【表1】
[009引
[i
WOO] 細化劑的微結(jié)構(gòu)
[0101] 包儘的侶合金中，侶和儘的化合物的二次相的面積分數(shù)基本上隨著儘的含量的增 加而增加。但是，根據(jù)注入至侶-儘烙液的二氧化碳注入處理時間所生成的二次相的特定組 成所占的相的比率表現(xiàn)出相當大的差異。
[0102] 如圖1~3所確認，如在根據(jù)本發(fā)明的實施例1及4所制造的細化劑的微結(jié)構(gòu)中所確 認，根據(jù)本發(fā)明的實施例1及4的細化劑的微結(jié)構(gòu)中具有角形狀的二次相W粒子狀形成于基 質(zhì)組織(侶）相中，觀察到與基質(zhì)組織的邊界部分共存有平坦面和針狀面的二次相。此外，所 觀察的二次相中具有AU~4.sMn組成的表現(xiàn)為亮色的相占據(jù)大部分，而其周圍形成少許具有 Als.5~s.sMn組成的相對較暗的灰色相，并且在整體二次相中亮色相所占的面積分數(shù)超過了 70%。
[0103] 與此相比，比較例4及5中，即使相同地含儘，就所生成的侶-儘化合物二次相的形 狀而言，比較例4中僅形成平坦的直線狀的邊界部，而比較例5中其邊界部圓且主要W曲線 形成，具有AU~4.sMn組成的亮色相的面積小于具有AIs.5~s.sMn組成的灰色相，在二次相中亮 色相所占的面積分數(shù)小于50%，如上所述的微結(jié)構(gòu)的差異與細化效果的差異相關(guān)。
[0104] 儀合金微結(jié)構(gòu)
[0105] 圖7a是通過根據(jù)本發(fā)明的實施例1的細化劑進行細化處理的AZ80合金的微結(jié)構(gòu)照 片，圖化是常用AZ80合金(比較例1)的微結(jié)構(gòu)照片。
[0106] 如圖7a和7b所示，可知，投入根據(jù)本發(fā)明的實施例1的細化劑的情況下，可進行大 量晶粒細化。
[0107] 如所述表1所示，可知，適用根據(jù)本發(fā)明的實施例1~4的細化劑所制造的儀合金的 晶粒大小為107miW下，實施例2~4的情況下，為90miW下，實現(xiàn)大量細化。
[0108] 與此相比，不添加儘而只單純執(zhí)行二氧化碳注入處理的比較例2及3中，細化處理 后的儀合金的晶粒大小大約為300WI1水平，實質(zhì)上沒有產(chǎn)生細化效果。
[0109] 此外，添加5重量％的儘，并注入二氧化碳的比較例4,與比較例1~3相比，表現(xiàn)出 晶粒大小減小的趨勢，但晶粒大小為190WI1水平，在滿足產(chǎn)業(yè)化所要求的水平的觀點上細化 效果不大。
[0110] 此外，添加15重量％的儘，并注入300秒二氧化碳的比較例5,與比較例1~3相比， 表現(xiàn)出晶粒大小減小的趨勢，但晶粒大小為170皿水平，在滿足產(chǎn)業(yè)化所要求的水平的觀點 上細化效果不大。
[0111] 如上，比較例4及5在與本發(fā)明的實施例1~4進行對比時，在細化劑的制造過程中， 在添加儘和注入二氧化碳的方面雖然十分相似，但是晶粒細化效果上存在差異，存在差異 的原因在于，與根據(jù)比較例4及5的細化劑中具有AU~4.sMn組成的亮色相相比，主要形成具 有Als.s^.sMn組成的灰色相二次相。
[0112] 根據(jù)上述結(jié)果可知，將微結(jié)構(gòu)內(nèi)包含根據(jù)本發(fā)明的實施例1~4的二次相結(jié)構(gòu)的細 化劑適用于儀合金的烙液的情況下，能夠得到良好的晶粒細化效果。
【主權(quán)項】
1. 一種鎂合金用細化劑，其包含鋁和錳，微結(jié)構(gòu)內(nèi)包含鋁和錳的化合物，在所述鋁和錳 的化合物中，Al/Mn組成比即原子比為4~4.5的化合物的面積大于Al/Mn組成比即原子比為 5.5~6.5的化合物的面積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金用細化劑，在所述鋁和錳的化合物中，AL/Mn的組成比 即原子比為4~4.5的化合物的面積分數(shù)為50%以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金用細化劑，在所述鋁和錳的化合物中，Al/Mn的組成比 即原子比為4~4.5的化合物的面積分數(shù)為70%以上，Al/Mn的組成比即原子比為5.5~6.5 的化合物的面積分數(shù)為30 %以下。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金用細化劑，細化劑的微結(jié)構(gòu)包含鋁和錳的化合物相，所 述鋁和錳的化合物相形成有一個以上平坦界面和針狀界面。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的鎂合金用細化劑，所述微結(jié)構(gòu)的基質(zhì)由鋁組 成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的鎂合金用細化劑，所述細化劑包含5~15重 量％的錳、剩余為鋁及不可避免的雜質(zhì)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的鎂合金用細化劑，所述細化劑額外包含1重 量％以下的碳。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的鎂合金用細化劑，所述微結(jié)構(gòu)中所述鋁和錳的 化合物相所占的面積分數(shù)為5 %以上。9. 一種鎂合金的制造方法，其包括如下步驟：向鎂合金涂覆保護氣體后，加熱至鎂合金 的熔解溫度進行熔解，來制造鎂合金熔液;所述鎂合金熔液內(nèi)添加權(quán)利要求1至4中任意一 項所述的細化劑后，維持及攪拌5分鐘~2小時；以及對添加所述細化劑的鎂合金熔液進行 鑄造，從而制造鎂合金鑄造材料。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎂合金的制造方法，所述細化劑以固態(tài)或液態(tài)方式添加。11. 一種鎂合金，其通過權(quán)利要求9或10所述的方法制造，所述鎂合金的晶粒大小為100 μπι以下。
【文檔編號】B22D21/04GK106062224SQ201580012102
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年4月6日 公開號201580012102.8, CN 106062224 A, CN 106062224A, CN 201580012102, CN-A-106062224, CN106062224 A, CN106062224A, CN201580012102, CN201580012102.8, PCT/2015/3405, PCT/KR/15/003405, PCT/KR/15/03405, PCT/KR/2015/003405, PCT/KR/2015/03405, PCT/KR15/003405, PCT/KR15/03405, PCT/KR15003405, PCT/KR1503405, PCT/KR2015/003405, PCT/KR2015/03405, PCT/KR2015003405, PCT/KR201503405
【發(fā)明人】裵俊皓, 柳鳳善, 金英敏, 金夏植, 任昌東, 文秉岐, 樸成爀
【申請人】韓國機械研究院