CN103014381A - 一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，其特征在于：高强韧镁合金是在AM50/AM60合金的基础上添加0.5-4.0%的稀土元素。所述的高强韧镁合金中镁-稀土中间合金成分为Mg-20%（Ce,La）合金，其中Ce和La的重量百分比为45:55。其通过半固态注射成形的方式可以方便的制备含有不同稀土含量的高强韧镁合金，提高镁合金产品的性能，产品内部显微组织致密，可以进行热处理，材料具有优良的强韧性能。

Description

一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金
技术领域
本发明涉及一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，该方法适用于具有较高强度和较高耐疲劳性能要求的镁合金部件，如座椅骨架等产品的制造，属于金属加工工艺领域。
背景技术
镁是实际工程应用中最轻的工程金属材料（密度1.8g/cm3，为铝的2/3，钢的1/4），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独特的性质，满足了现代汽车工业对减重、节能的要求，以及环保方面的要求，成为现代汽车的首选材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。镁是地球上储量最为丰富的轻金属元素之一（其储量排在铝和铁之后），在地壳表层的含量为2.3%，在盐湖及海洋中的含量亦十分巨大，在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁材料对保持社会可持续发展具有重要的战略意义。目前制约镁合金部件在汽车工业上的进一步应用关键问题在于镁合金强韧性能不足，尚不能用于重要结构部件。添加稀土是提高镁合金强韧性能的有效手段，然而由于稀土合金熔点高，易于氧化使得镁-稀土应用合金的生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，利用镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑混合制备半固态浆料，通过注射成型的方式可以方便的制备含有不同稀土含量的高强韧镁合金，提高镁合金产品的性能。
 
本发明的技术方案是这样实现的：一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，具体步骤如下：
    第一步  在金属切屑混合装置中对按照比例加入的镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑进行混合，在混合过程中通入氩气进行保护，将混合均匀的金属切屑送入注射机加料斗中；
第二步  混合料斗中的金属切屑经螺杆定量供给装置定量送入金属套筒中；
第三步  在集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置内，采用螺旋输送杆对金属套筒中的混合金属切屑施以剪切力，并通过剪切过程中的温度调整，形成为固液混合状态；
第四步  利用注射机将上述的半固态浆料射至一模具内成形；其特征在于：高强韧镁合金是在AM50/AM60合金的基础上添加0.5-4.0%的稀土元素。
所述的高强韧镁合金中镁-稀土中间合金成分为Mg-20%（Ce,La）合金，其中Ce和La的重量百分比为45:55。
本发明的积极效果是通过注射成型的方式可以方便的制备含有不同稀土含量的高强韧镁合金，提高镁合金产品的性能，产品内部显微组织致密，可以进行热处理，材料具有优良的强韧性能。
附图说明
图1是本发明采用镁合金半固态注射成形装置的简图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图1所示，用于镁合金半固态注射成形方法的装置，由金属切屑定量给料装置、金属切屑混合装置和注射机组成，其特征在于：金属切屑定量给料装置中的镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6由存储料斗1、2经螺杆定量给料装置4、5进入金属切屑混合装置7；金属切屑混合装置7由金属切屑搅拌容器、搅拌螺杆、变频驱动电机、保护气体输入管、进料口和出料口组成；搅拌容器上部开有进料口，下部开有出料口；搅拌螺杆设在金属切屑搅拌容器内；注射机由内部的螺旋输送杆12和套筒13组成，螺旋输送杆12由旋转和注射机构驱动，套筒13的***装有加热器14；注射机加料斗9与金属套筒13装置之间装有螺旋定量供给装置10和保护气体输入管11，注射机加料斗9一端与金属切屑混合装置7的出料口相连，另一端与套筒13相通；金属套筒13的出料口穿过静模板与模具19相连。
注射机内的外部加热为3段式分段式加热，并附加有一个半固态浆料保温段；第一段15加热温度为：480-510℃，第二段16加热温度为：510-582℃，第三段17加热温度为：588-616℃，半固态浆料保温段18温度为：599-616℃；每个加热段由1-3个加热器组成，每个加热器均可以独立控制。
    实施例1：稀土含量为2%的高强韧镁合金注射成型
镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑重量比例为90:10，螺杆定量给料装置4、5将按照设定的重量比例90：10将镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6分别由存储料斗1、2由入口加入金属切屑混合装置7，在电机驱动的螺杆搅拌器作用下，镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6均匀混合，混合金属切屑8通过出料口进入注射成形机的加料斗9，金属切屑混合装置的工作在氩气保护下进行，氩气进入保护气体输入管11，对其中的金属切屑进行保护，以防止其氧化；进入注射机加料斗的混合金属切屑在螺杆定量装置10控制下，混合金属切屑进入注射搅拌一体化套筒13。套筒13由外筒和内部的螺旋输送杆12组成，混合金属切屑在螺旋输送杆12的驱动下在套筒13中前进，套筒13的***设有加热器14，可对套筒13的不同部位进行三段加热和1段保温（第一段15加热温度为：480-490℃，第二段16加热温度为：510-566℃，第三段17加热温度为：588-599℃，半固态浆料保温段18温度为：599℃），保证金属切屑到达套筒13末端（靠近模具19处）时形成含一定比例固相的半固态浆料；混合金属切屑通过套筒13时，在三段加热和螺杆的剪切作用下镁合金切屑完全熔化，镁-稀土中间合金切屑表面部分熔化，形成半固态浆料。在螺旋输送杆12的输送作用下，半固态浆料到达套筒13末端(靠近模具一侧)，进入半固态浆料保温段18，并积累至设定量，在注射螺杆的作用下充满模具19型腔，并在压力作用下凝固成形。
实施例2：稀土含量为1%的高强韧镁合金注射成型
镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑重量比例为95:5，螺杆定量给料装置4、5将按照设定的重量比例95：5将镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6分别由存储料斗1、2由入口加入金属切屑混合装置7，在电机驱动的螺杆搅拌器作用下，镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6均匀混合，混合金属切屑8通过出料口进入注射成形机的加料斗9，金属切屑混合装置的工作在氩气保护下进行，氩气进入保护气体输入管11，对其中的金属切屑进行保护，以防止其氧化；进入注射机加料斗的混合金属切屑在螺杆定量装置10控制下，混合金属切屑进入注射搅拌一体化套筒13。套筒13由外筒和内部的螺旋输送杆12组成，混合金属切屑在螺旋输送杆12的驱动下在套筒13中前进，套筒13的***设有加热器14，可对套筒13的不同部位进行三段加热和1段保温（第一段15加热温度为：480-490℃，第二段16加热温度为：510-566℃，第三段17加热温度为：588-599℃，半固态浆料保温段18温度为：599℃），保证金属切屑到达套筒13末端（靠近模具19处）时形成含一定比例固相的半固态浆料；混合金属切屑通过套筒13时，在三段加热和螺杆的剪切作用下镁合金切屑完全熔化，镁-稀土中间合金切屑表面部分熔化，形成半固态浆料。在螺旋输送杆12的输送作用下，半固态浆料到达套筒13末端(靠近模具一侧)，进入半固态浆料保温段18，并积累至设定量，在注射螺杆的作用下充满模具19型腔，并在压力作用下凝固成形。实施例3：镁合金切屑和铝合金球形金属切屑。
实施例3：稀土含量为0.5%的高强韧镁合金注射成型
镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑重量比例为97.5:2.5，螺杆定量给料装置4、5将按照设定的重量比例97.5:2.5将镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6分别由存储料斗1、2由入口加入金属切屑混合装置7，在电机驱动的螺杆搅拌器作用下，镁合金切屑3和镁-稀土中间合金切屑6均匀混合，混合金属切屑8通过出料口进入注射成形机的加料斗9，金属切屑混合装置的工作在氩气保护下进行，氩气进入保护气体输入管11，对其中的金属切屑进行保护，以防止其氧化；进入注射机加料斗的混合金属切屑在螺杆定量装置10控制下，混合金属切屑进入注射搅拌一体化套筒13。套筒13由外筒和内部的螺旋输送杆12组成，混合金属切屑在螺旋输送杆12的驱动下在套筒13中前进，套筒13的***设有加热器14，可对套筒13的不同部位进行三段段加热和1段保温（第一段15加热温度为：480-490℃，第二段16加热温度为：510-566℃，第三段17加热温度为：588-599℃，半固态浆料保温段18温度为：599℃），保证金属切屑到达套筒13末端（靠近模具19处）时形成含一定比例固相的半固态浆料；混合金属切屑通过套筒13时，在三段加热和螺杆的剪切作用下镁合金切屑完全熔化，镁-稀土中间合金切屑表面部分熔化，形成半固态浆料。在螺旋输送杆12的输送作用下，半固态浆料到达套筒13末端(靠近模具一侧)，进入半固态浆料保温段18，并积累至设定量，在注射螺杆的作用下充满模具19型腔，并在压力作用下凝固成形。 

Claims (2)

1.一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，具体步骤如下：
    第一步  在金属切屑混合装置中对按照比例加入的镁合金切屑和镁-稀土中间合金切屑进行混合，在混合过程中通入氩气进行保护，将混合均匀的金属切屑送入注射机加料斗中；
第二步  混合料斗中的金属切屑经螺杆定量供给装置定量送入金属套筒中；
第三步  在集注射、搅拌、输送功能为一体的金属套筒装置内，采用螺旋输送杆对金属套筒中的混合金属切屑施以剪切力，并通过剪切过程中的温度调整，形成为固液混合状态；
第四步  利用注射机将上述的半固态浆料射至一模具内成形；其特征在于：高强韧镁合金是在AM50/AM60合金的基础上添加0.5-4.0%的稀土元素。
2.根据权利要求1所述的一种用半固态注射成形方法生产的高强韧镁合金，其特征在于所述的高强韧镁合金中镁-稀土中间合金成分为Mg-20%（Ce,La）合金，其中Ce和La的重量百分比为45:55。
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