CN100999799A

CN100999799A - 一种镁合金

Info

Publication number: CN100999799A
Application number: CN 200710078107
Authority: CN
Inventors: 龙思远; 廖慧敏; 朱志兵
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-07-18

Abstract

一种镁合金，涉及到一种高强韧、耐热的铸造用镁合金，用于汽车、摩托车的结构件。该镁合金包括：Al 6.50～8.70％，Zn 0.41～1.20％，Mn 0.10～1.0％，富Ce混合稀土0.50～4.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。本发明比传统铸造镁合金相比，其组织致密，并具有高强韧性和耐热性能，满足结构件对安全性能的要求。

Description

一种镁合金

技术领域

本发明涉及到一种镁合金，具体涉及到一种高强韧、耐热的铸造用镁合金，用于汽车、摩托车的结构件。

背景技术

镁具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性好和易于回收等一系列的优点。已成为现代汽车、摩托车和3C产业的首选材料。但是目前还存在大量有待解决的技术难点，制约着铸造镁合金部件在汽车、摩托车工业上的进一步应用，主要表现为现有铸造镁合金AZ91D、AM60B的耐热性、强韧性无法满足汽车、摩托车工业的要求，且铸造成形工艺性能差，在最具减重、节能潜力的汽车、摩托车安全性能结构件和动力传动***还得不到规模应用。因此，开发低成本、高性能的镁合金，成为拓展镁合金在车辆工业上应用的关键。

通过文献检索，得到以下文献与本发明最为接近：

文献1：《低热裂倾向性围溶强化高强度铸造镁合金》授权专利号：ZL01139042.5，涉及到一种Mg-Al-Re低压铸造、砂型铸造的低热裂倾向性固溶强化高强度镁合金。

文献2：《高强韧性耐热镁合金及其熔炼工艺》申请号：200510038359.9，涉及到一种Mg-Al-Re铸造用的高强韧性耐热镁合金。

文献3：《高流动性的压铸镁合金及制备方法》申请号：200610025394.1，涉及到一种高流动性的Mg-Al-Re合金。

从上面及其它相关文献中了解到：目前，对镁合金材料的研究主要在于提高合金的强韧性以及耐热性能。主要都是通过添加微量元素对Mg-Al系列合金中的晶粒细化和固溶强化，来提高镁合金的强度和塑性以及耐热性能的目的。

根据上述专利文献1中的合金成分为(按重量百分比)：Al 7.5～9.5％，Zn 0～0.40％，稀土Re(富Ce混合稀土)0.25～1.6％，Mn 0.05～0.5％，Be 0.001～0.005％，杂质元素Si≤0.02％，Fe≤0.015％，Ni≤0.002％，其余为Mg。通过低压铸造、砂型铸造后，再通过固溶和时效处理。首先Zn的含量不同，而且制备成形技术领域也不相同。

根据上述专利文献2中的合金成分为(按重量百分比)：2～4％Al，0.8～2.0％Re，0.1～0.4％Mn，0.3～1.5％Sb，0.001～0.003％Be，其余为Mg。合金的Al含量不同，另外本发明合金中不存在Sb。

根据上述专利文献2中的合金成分为(按重量百分比)：Al 9.0-10.5％，Ca 0.1-2.0％，Sr0.1-2.0％，Ce 0.1-1.0％，La 0.05-0.5％，Nd 0.02-0.5％，Zn 0.2-1.0％，Mn 0.2-0.4％，杂质≤0.2％，余量为Mg。适用于压铸铸造、半固态成型铸造、砂型或金属型重型铸造或低压铸造中的一种。与本发明的Al含量范围不同，另外本发明中不含Ca、Sr。

目前还未见到本发明的Mg-Al-RE-Zn的镁合金。本发明所用富Ce混合稀土为市售产品。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，而提供一种镁合金，该镁合金具有组织致密、高强韧性和耐热性能，且铸造成形工艺好，满足构件对安全性能的要求。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种镁合金，包括以下组分和重量百分比：Al 6.50～8.70％，Zn 0.41～1.20％，Mn 0.10～1.0％，富Ce混合稀土0.50～4.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

该镁合金的制备工艺按以下顺序步骤进行：

将镁、铝、锌、锰按重量百分比进行配料，将配料置于坩埚中，加热到400～420℃，向坩埚中通入SF₆/N₂混合气体，继续将配料加热熔化后，温度升至690～710℃，将富Ce混合稀土加入坩埚内，搅拌均匀并将温度升至720～740℃，保温静置20～30分钟，降至675～685℃；进行高压压铸或挤压铸造，出模冷却。

本发明合金的显著效果是通过富Ce混合稀土的加入，对Mg-Al合金起到晶粒细化和固溶强化作用，从而提高镁合金的强塑性；另外在合金中形成的新相Al₁₁MM₃具有晶界强化和弥散强化作用，提高了高温稳定和耐热性。

本发明所提供的镁合金比传统铸造合金AZ91D、AM60B相比，不仅具有良好的压铸工艺性能，具有更优越的综合力学性能和耐热性能，而且成本最高不超过传统铸造镁合金AZ91D、AM60B的10％。

附图说明：

图1-1是与本发明的同条件下AZ91D的铸态金相组织图。

图1-2是本发明的具体实施方式3的铸态金相组织图。

图2是与本发明的同条件下AZ91D与实施例3力学性能对比表。

图3是与本发明的同条件下AZ91D与实施例3在150℃、50MPa下蠕变曲线对比图。

具体实施方式：

实例1，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 6.50％，2n 1.20％，Mn 0.10％，富Ce混合稀土0.50％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺按以下顺序步骤进行：将镁、铝、锌、锰各按上述配方进行配料，置于坩埚中加热，加热到400℃时，向坩埚中通入SF₆/N₂混合气体，将其加热熔化后，将温度升高到700℃；按配方一次性将富Ce混合稀土加入坩埚内，搅拌均匀并将炉温升至740℃，保温静置30分钟，降至680℃，进行高压压铸，出模冷却，获得本发明的镁合金铸件。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为250MPa，156MPa，10.38％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为160MPa，124MPa，12％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.83％。

实例2，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 7.50％，Zn 0.90％，Mn 0.20％，富Ce混合稀土1.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺按以下顺序步骤进行：将镁、铝、锌、锰各按上述配方进行配料，置于坩埚中加热，加热到420℃时，向坩埚中通入SF₆/N₂混合气体，将其加热熔化后，将温度升高到720℃，按配方一次性将富Ce混合稀土加入坩埚内，搅拌均匀并将炉温升至740℃，保温静置30分钟，降至680℃；进行高压压铸，获得本发明的镁合金铸件。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为253MPa，160MPa，10.72％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为163MPa，126MPa，16％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.68％。

实例3，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 8.03％，Zn0.70％，Mn0.25％，富Ce混合稀土1.50％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺同实例2。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为273MPa，167MPa，12.36％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为168MPa，138MPa，18％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.56％。

实例4，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 8.42％，Zn 0.50％，Mn 0.40％，富Ce混合稀土2.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺同实例2。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为263MPa，170MPa，9.02％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为154MPa，134MPa，17％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.37％。

实例5，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 8.53％，Zn 0.54％，Mn 0.60％，富Ce混合稀土3.00％，杂质元素Be≤0.01％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺同实例2。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为258MPa，172MPa，8.61％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为153MPa，130MPa，15％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.25％。

实例6，一种镁合金，其组分和重量百分比是：Al 8.70％，Zn 0.41％，Mn 1.00％，富Ce混合稀土4.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

本实例的镁合金其制备工艺同实例2。

本实例的镁合金常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为237MPa，153MPa，7.89％；150℃的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为141MPa，124MPa，16％；150℃下在50MPa的拉应力下，120小时的应变量为0.21％。

Claims

1.一种镁合金，其特征在于该镁合金包括以下组份和重量百分比：

Al 6.50～8.70％，Zn 0.41～1.20％，Mn 0.10～1.0％，富Ce混合稀土0.50～4.00％，杂质元素Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

2.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 6.50％，Zn 1.20％，Mn 0.10％，富Ce混合稀土0.50％，Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

3.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 7.50％，Zn 0.90％，Mn 0.20％，富Ce混合稀土1.00％，Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

4.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 8.03％，Zn 0.70％，Mn 0.25％，富Ce混合稀土1.50％，Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

5.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 8.42％，Zn 0.50％，Mn 0.40％，富Ce混合稀土2.00％，Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

6.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 8.53％，Zn 0.54％，Mn 0.60％，富Ce混合稀土3.00％，Be≤0.01％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。

7.根据权利1所述的镁合金，其特征在于该镁合金具体的组份和重量百分比如下：

Al 8.70％，Zn 0.41％，Mn 1.00％，富Ce混合稀土4.00％，Be≤0.10％，Cu≤0.030％，Ni≤0.002％，Fe≤0.005％，Si≤0.005％，其余为Mg。