低成本高性能Mg-Al-Mn鎂合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及金屬材料領(lǐng)域，特別是設及一種新型的Mg-Al-Mn合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的不斷進步，經(jīng)濟的不斷發(fā)展，導致石油、煤炭等資源的消耗日漸增多， 不斷加劇了環(huán)境惡化，尤其是汽車工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，消耗了大量的鋼鐵、侶合金、石油 等資源，加劇了溫室氣體的排放，導致全球氣候變暖。因此，大力發(fā)展輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料W降低 資源的消耗，減少溫室氣體的排放，已成為材料科學研究的重點和熱點。在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)材料 中，儀及儀合金W其較低的密度、較高的比強度和比剛度、易機加工成形、易回收再利用W 及資源蘊藏量大等優(yōu)點，逐漸成為新材料研發(fā)的熱點。目前，廣泛使用的商用儀合金主要有 含Al的AZ系儀合金、含化和化的ZK系儀合金W及含有Y、Gd等稀±元素的儀合金，如WE系儀 合金。其中，AZ系儀合金的室溫性能較為優(yōu)異，但合金的耐腐蝕性能和高溫穩(wěn)定性能較差； ZK系儀合金的高溫性能優(yōu)異，但合金在烙煉過程中合金元素 Zr燒損嚴重，導致成本較高，不 利于合金的進一步發(fā)展和應用;WE系儀合金的室溫延展性較為優(yōu)異，但合金中稀±元素含 量較高且價格昂貴，導致合金成本高，多用于軍工領(lǐng)域，不利于合金的發(fā)展及應用。
[0003] 因此，迫切需要開發(fā)不含稀±的高性能儀合金，不僅具有較為優(yōu)異的室溫力學性 能，還具有良好的耐腐蝕性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種不含稀±的低成本高性 能儀合金，本發(fā)明還提供所述儀合金的制備方法。
[0005] 實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種新型的低成本高性能Mg-Al-Mn儀 合金，其特征在于，其成分含量為:A10.5~9.0 Wt.%，Mnl.O~5.0 Wt.%，其余為Mg和不可避 免的雜質(zhì)。
[0006] 本發(fā)明還提供所述低成本高性能Mg-Al-Mn變形儀合金的制備方法，包括如下步 驟： 1 )烙煉鑄錠:按上述組份配取原料，在覆蓋劑的保護下，先對^te在70(rc~750°C之間進 行烙煉，待全部融化，溫度上升到750°c穩(wěn)定之后加入預熱至150°C的Al和Mg-Mn中間合金， 待全部融化后，加入精煉劑充分攬拌5~10分鐘，將烙體在75(TC靜置10~20分鐘，并打掉表 面的浮渣，然后將烙煉溫度降低至720°C并保溫20分鐘，在720°C的條件下誘注至預熱到250 ~35(TC的鐵模中，制備出儀合金鑄錠，然后將所得到的合金鑄錠采用簡單的機加工工藝， 制備出相應的鑄造合金型材； 2) 均勻化處理:將步驟1)所制備的儀合金鑄錠用石墨覆蓋，在350~45(TC的條件下均 勻化處理16~20小時，然后水澤，得到均勻化處理的儀合金鑄錠試樣； 3) 熱塑性變形:將步驟2)所均勻化處理后的儀合金鑄錠試樣，去除表面氧化皮后在250 ~450°C下預熱2小時，在250~450°C下進行擠壓、社制、鍛造等熱塑性變形工藝;擠壓比為 5:1~30:1，擠壓速度為0.9~1.2m/min。
[0007]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明提出的Mg-Al-MnS元合金是一種新型的不含稀±元素的高性能鑄造儀合金 和變形儀合金，所采用的原料都是相對廉價的工業(yè)純侶和儀儘中間合金，采用較為簡單的 烙煉工藝，制備出強度、初性和耐腐蝕性能都較好的新型鑄造儀合金，其綜合機械性能優(yōu)于 傳統(tǒng)的商用鑄造儀合金AZ91和AM60。同時，本發(fā)明得到的鑄造儀合金鑄錠采用較為簡單的 擠壓、社制、鍛造等熱塑性變形工藝，得到了強度、熱初性和耐腐蝕性能都較好的新型變形 儀合金，其綜合機械性能優(yōu)于傳統(tǒng)的商用變形儀合金AZ31。
[000引 2、本發(fā)明提出的Mg-Al-MnS元合金，在Mg-Al-MnS元體系中，Al在Mg中的固溶度 達到了 12.7wt. %，Mn在Mg中的固溶度極低，只有2.. %。本發(fā)明所設及的合金體系中，不僅 有 Mg-Al 相(Mgi7Ali2 和 Mg2Al3)和 Al-Mn 相(4112]?11、416]?11、414]?11、411地114和418]?11日），還存在著 AhsMgsMmS元化合物，但該S元化合物為高溫相，隨著溫度的逐步降低，將轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的 Mg-Al相和Al-Mn相。因此，在所設及的合金體系中，存在著a-Mg、Mgi7Ali2和Al-Mn相。其中， Al在Mg合金中不僅可W起到固溶強化的作用，還可W和基體a-Mg形成MgnAlu、同元素 Mn形 成Ali2Mn、Al6Mn、Al4Mn、AhiMn4和AlsMns等Al-Mn相改善合金的強度，起到顯著的析出強化作 用。此外，Al元素和Mgi7Ali2、Al8Mns等析出相能明顯抑制合金晶粒的長大，起到顯著的細晶 強化作用。采用傳統(tǒng)的鑄造工藝，制備出強度和初性都較好的Mg-Al-Mn鑄造儀合金。
[0009] 3、本發(fā)明所用的原料都相對廉價的工業(yè)純侶和儀儘中間合金原料，采用鑄造工 藝，制備出強度和初性都較好的新型鑄造儀合金，該合金的綜合機械性能優(yōu)于成本相當?shù)?傳統(tǒng)的商用儀合金AZ91和AM60。同時，合金鑄錠通過擠壓、社制、鍛造等變形工藝所制備的 Mg-Al-Mn變形儀合金，其強度、初性W及成形性等機械性能優(yōu)于傳統(tǒng)的商用儀合金AZ31。所 述工藝方法操作簡單，工藝參數(shù)易控制，適宜于工業(yè)化大生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0011] 需要說明的是，W下各實施例中所述工業(yè)純儀和工業(yè)純侶純度都在99%w上;儘是 W10%的儀儘中間合金的形式添加；覆蓋劑采用現(xiàn)有的商用五號覆蓋劑，其成分是:MgCb= 24-30%，1((：1=2〇-26%，〔日。2=13-15%，8日(：12=12-16%，化(：1+〔日(：12卸％，不溶物句.5%，]\%0卻.5〇/〇， 含水當％;精煉劑采用六氯乙燒或氣氣。
[0012] -、一種新型Mg-Al-Mn變形儀合金 一種新型低成本Mg-Al-Mn儀合金，其成分含量為:Al 0.5~9.0 Wt.%，Mn 1.0~5.0 Wt. %，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 二、低成本高性能Mg-Al-Mn鑄造儀合金的制備方法如下。
[0014] 實施例1: 一種低成本高性能Mg-Al-Mn鑄造儀合金的制備方法，包括如下步驟： 1、按照重量百分比稱取:工業(yè)純侶(Al)0.5%;純儘(Mn) 1%( W儀儘中間合金加入，其中 儀儘含量比為9:1);余量為工業(yè)純儀Mg。
[0015] 2、在覆蓋劑的保護下，先對Mg在750°C進行烙煉，待全部融化，溫度上升到750°C穩(wěn) 定之后加入預熱至150°C的Al和Mg-Mn中間合金，待全部融化后，加入精煉劑充分攬拌5~10 分鐘，將烙體在750°C靜置10~20分鐘，并打掉表面的浮渣，然后將烙煉溫度降低至720°C并 保溫20分鐘，在72(TC的條件下誘注至預熱到28(TC的鐵模中，制備出儀合金鑄錠，然后將所 得到的合金鑄錠采用簡單的機加工工藝，制備出相應的鑄造合金型材。
[0016]該合金抗拉強度為：165 MPa;屈服強度為:70 MPa;延伸率為：12%。
[0017] 實施例2: 一種低成本高性能Mg-Al-Mn鑄造儀合金的制備方法，包括如下步驟： 1、按照重量百分比稱取:工業(yè)純侶(Al)3%;純儘(Mn) 1%( W儀儘中間合金加入，其中儀 儘含量比為9:1);余量為工業(yè)純儀Mg。
[0018] 2、在覆蓋劑的保護下，先對Mg在750°C進行烙煉，待全部融化，溫度上升到750°C穩(wěn) 定之后加入預熱至150°C的Al和Mg-Mn中間合金，待全部融化后，加入精煉劑充分攬拌5~10 分鐘，將烙體在750°C靜置10~20分鐘，并打掉表面的浮渣，然后將烙煉溫度降低至720°C并 保溫20分鐘，在72(TC的條件下誘注至預熱到30(TC的鐵模中，制備出儀合金鑄錠，然后將所 得到的合金鑄錠采用簡單的機加工工藝，制備出相應的鑄造合金型材。
[0019]該合金抗拉強度為：185 MPa;屈服強度為:80 MPa;延伸率為：15%。
[0020] 實施例3: 一種低成本高性能Mg-Al-Mn鑄造儀合金的制備方法，包括如下步驟： 1、按照重量百分比稱取:工業(yè)純侶(Al)6%;純儘(Mn)3%( W儀儘中間合金加入，其中儀 儘含量比為9:1);余量為工業(yè)純儀Mg。
[0021 ] 2、在覆蓋劑的保護下，先對Mg在750°C進行烙煉，待全部融化，溫度上升到750°C穩(wěn) 定之后加入預熱至150°C的Al和Mg-Mn中間合金，待全部融化后，加入精煉劑充分攬拌5~10 分鐘，將烙體在750°C靜置10~20分鐘，并打掉表面的浮渣，然后將烙煉溫度降低至720°C并 保溫20分鐘，在72(TC的條件下誘注至預熱到30(TC的鐵模中，制備出儀合金鑄錠，然后將所 得到的合金鑄錠采用簡單的機加工工藝，制備出相應的鑄造合金型材。
[0022] 該合金抗拉強度為:220 MPa;屈服強度為：120 MPa;延伸率為：17%。
[0023] 實施例4: 一種低成本高性能Mg-Al-Mn鑄造儀合金的制備方法，包括如下步驟： 1、按照重量