CN107604226A - 用于镁合金轮毂的特种镁合金及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于镁合金轮毂的特种镁合金，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。本发明还公开了一种用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；其余为镁。本发明所述的特种镁合金中添加了轻重稀土组分，净化了熔体，降低了杂质，改变了合金中的第二相，从而大大提高了合金的强度、韧性和耐腐蚀性能，降低了镁合金轮毂热加工时的开裂倾向。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术，尤其涉及一种用于镁合金轮毂的特种镁合金及其制备工艺。
背景技术
镁因其重量轻、节能、可回收等优点，被誉为21世纪的绿色工程材料。但由于其强度不足，耐热抗蠕变和高温服役性能差，制约了镁合金部件在航空航天和汽车工业上的大规模应用。研发有自主知识产权的高性能镁合金，对于扩大镁合金的应用，提高中国汽车工业产品的技术含量和档次，提升中国镁冶炼行业的技术水准，自主掌握先进镁合金材料研发的核心技术具有重要意义。因此，需要开发一种力学性能更优异的镁合金及其制备工艺。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种高强度、高韧性、强耐腐蚀性的用于镁合金轮毂的特种镁合金。
另外，本发明还设计开发了一种用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其制备出高强度、高韧性、强耐腐蚀性的镁合金。
本发明提供的技术方案为：
一种用于镁合金轮毂的特种镁合金，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
优选的是，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
一种用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：
锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；其余为镁。
优选的是，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：
锌1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；其余为镁。
优选的是，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，包括：
步骤一、熔化：将镁锭熔化；
步骤二、合金化：升温至660～670℃加入铝、锌和钇，升温至740～760℃加入铈；
步骤三、精炼：735～740℃，采用PFD无氧精炼；
步骤四、铸造：降温至695～705℃，采用中频电磁铸造；
步骤五、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
优选的是，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺中，所述步骤一中，将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护。
优选的是，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺中，所述步骤二中，合金化过程采用自动搅拌合金熔体。
本发明所述的特种镁合金中添加了轻重稀土组分，净化了熔体，降低了杂质，改变了合金中的第二相，从而大大提高了合金的强度、韧性和耐腐蚀性能，降低了镁合金轮毂热加工时的开裂倾向。
本发明所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺在合金原料中采用了轻重稀土组分，提高镁合金轮毂的强度、韧性和耐腐性，同时改善镁合金轮毂在加工过程产生裂纹待等问题，提高镁合金轮毂性能。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种用于镁合金轮毂的特种镁合金，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
本发明所述的特种镁合金中添加了轻重稀土组分，净化了熔体，降低了杂质，改变了合金中的第二相，从而大大提高了合金的强度、韧性和耐腐蚀性能，降低了镁合金轮毂热加工时的开裂倾向。
采用本发明所述的镁合金制备的棒材，其室温拉伸性能为：抗拉强度为σb达到322MPa，屈服强度σ0.2达到248MPa，延伸率δ达到15％。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
本发明还提供了一种用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈 0.5～1.25％；钇0.2～0.53％锌0.8～1.5％；铝7.8～8.3％；铈0.5～1.2％；钇 0.2～0.5％；其余为镁。
本发明所述的特种镁合金中添加了轻重稀土组分，净化了熔体，降低了杂质，改变了合金中的第二相，从而大大提高了合金的强度、韧性和耐腐蚀性能，降低了镁合金轮毂热加工时的开裂倾向。
所制备到的镁合金中的杂质为由原料各组分中所含有的杂质以及在制备过程中所形成的少量杂质。
采用本发明所述的镁合金制备的棒材，其室温拉伸性能为：抗拉强度为σb达到322MPa，屈服强度σ0.2达到248MPa，延伸率δ达到15％。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌1.2％；铝8％；铈0.60％；钇0.30％；其余为镁。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，包括：
步骤一、熔化：将镁锭熔化；
步骤二、合金化：升温至660～670℃加入铝、锌和钇，升温至740～760℃加入铈；
步骤三、精炼：735～740℃，采用PFD无氧精炼；
步骤四、铸造：降温至695～705℃，采用中频电磁铸造；
步骤五、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
本发明所述的制备工艺过程简单，具有工业使用价值，使得现有的工业条件就能直接生产出高强变形稀土镁合金。在普通工业化挤压、扎制、锻造等变形加工设备上就能变形加工，具有工艺简单、操作方便且成本低的优势。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺中，所述步骤一中，将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护。混合气体可以对镁熔体进行保护，避免其发生氧化。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺中，所述步骤二中，合金化过程采用自动搅拌合金熔体，从而促使合金中各组分均匀混合，保证制备出的镁合金成分均衡。
在一个优选的实施例中，所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺中，所述步骤三中，精炼过程采用无氧精炼。无氧精炼可以避免氧气对镁、铝氧化。
现提供以下实施例，以对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例一
步骤一、选取原料：采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌 1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；其余为镁；
步骤二、熔化：将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护；
步骤三、合金化：升温至660℃加入铝、锌和钇，升温至740℃加入铈，采用自动搅拌合金熔体；
步骤四、精炼：735℃，采用PFD无氧精炼；
步骤四、铸造：降温至695℃，采用中频电磁铸造；
步骤五、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
实施例二
步骤一、选取原料：采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌0.8％；铝7.8％；铈0.5％；钇0.2％；其余为镁；
步骤二、熔化：将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护；
步骤三、合金化：升温至660℃加入铝、锌和钇，升温至740℃加入铈，采用自动搅拌合金熔体；
步骤四、精炼：740℃，采用PFD无氧精炼；
步骤五、铸造：降温至705℃，采用中频电磁铸造；
步骤六、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
实施例三
步骤一、选取原料：采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌 1.53％；铝8.5％；铈1.25％；钇0.53％；其余为镁；
步骤二、熔化：将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护；
步骤三、合金化：升温至670℃加入铝、锌和钇，升温至760℃加入铈，采用自动搅拌合金熔体；
步骤四、精炼：735℃，采用PFD无氧精炼；
步骤五、铸造：降温至695℃，采用中频电磁铸造；
步骤六、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
实施例四
步骤一、选取原料：采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌 0.9％；铝7.9％；铈1.1％；钇0.2％；其余为镁；
步骤二、熔化：将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护；
步骤三、合金化：升温至660℃加入铝、锌和钇，升温至750℃加入铈，采用自动搅拌合金熔体；
步骤四、精炼：735℃，采用PFD无氧精炼；
步骤五、铸造：降温至695℃，采用中频电磁铸造；
步骤六、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
实施例五
步骤一、选取原料：采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：锌 1.2％；铝8.1％；铈0.7％；钇0.4％；其余为镁；
步骤二、熔化：将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护；
步骤三、合金化：升温至670℃加入铝、锌和钇，升温至750℃加入铈，采用自动搅拌合金熔体；
步骤四、精炼：738℃，采用PFD无氧精炼；
步骤五、铸造：降温至700℃，采用中频电磁铸造；
步骤六、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
实施例一至实施例五所制备的镁合金材料制备棒材的室温拉伸性能见表 1。
表1实施例一至实施例五所制备的镁合金材料制备棒材的室温拉伸性能
| 抗拉强度σb(MPa) | 屈服强度σ0.2(MPa) | 延伸率δ(％) | |
| 实施例一 | 322 | 248 | 15 |
| 实施例二 | 323 | 249 | 15 |
| 实施例三 | 322 | 250 | 15 |
| 实施例四 | 325 | 248 | 15 |
| 实施例五 | 322 | 251 | 15 |
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.一种用于镁合金轮毂的特种镁合金，其特征在于，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
2.如权利要求1所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金，其特征在于，其为按质量百分比计的以下组分组成：锌1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；不可避免的杂质≤0.10％；其余为镁。
3.一种用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其特征在于，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：
锌0.8～1.53％；铝7.8～8.5％；铈0.5～1.25％；钇0.2～0.53％；其余为镁。
4.如权利要求3所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其特征在于，其采用按质量百分比计的以下组分制备镁合金：
锌1.21％；铝8.2％；铈0.62％；钇0.34％；其余为镁。
5.如权利要求3或4所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其特征在于，包括：
步骤一、熔化：将镁锭熔化；
步骤二、合金化：升温至660～670℃加入铝、锌和钇，升温至740～760℃加入铈；
步骤三、精炼：735～740℃，采用PFD无氧精炼；
步骤四、铸造：降温至695～705℃，采用中频电磁铸造；
步骤五、固溶时效处理：在420℃下固溶处理2小时，之后在180℃下时效处理16小时。
6.如权利要求5所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，将镁锭放在铁制容器中熔化，熔化过程采用混合气体保护。
7.如权利要求5所述的用于镁合金轮毂的特种镁合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤二中，合金化过程采用自动搅拌合金熔体。
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