CN1928138A - 一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺,该合金中Al:1~6Wt%,Zn:0.6~2Wt%,Ce:0.1~2Wt%,Fe:≤0.010Wt%,Ni:<0.001Wt%;其制法为:先将纯镁放入坩埚熔炼炉里,升温至700~750℃,再依次放入铝锭及锌锭,在690~740℃加入稀土镁铈中间合金,搅拌并静置10~40分钟,然后在680~740℃进行浇注,获得铸锭;整个熔炼过程,采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。本发明工艺过程简便易行,在熔炼过程中添加稀土元素Ce,采用最佳的熔炼参数,有效细化镁铝合金铸态晶粒;生产出质量优良、杂质含量低、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁铝合金,尤其涉及一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺,属于有色金属技术领域。
背景技术
镁合金具有比重轻、比强度高、阻尼性高、电磁屏蔽性能佳及可回收性好的特点,因而被广泛应用于航天、航空、通讯、交通、汽车、机械等领域。由于镁合金室温变形困难,其变形加工常需在200~500℃,目前镁合金制品通常采用压铸的方式获得,但变形镁合金比压铸镁合金具有更优良的力学性能。通过细化镁合金铸态晶粒的方式,能够提高镁合金的变形性能。
一般镁合金铸态组织的细化方法有:①过热法,此种方法能源消耗较大,且对熔炼坩锅损耗大;②碳变质法,工业中常用方法;③添加合金元素法,比如添加Zr、Sr、稀土元素,但Zr元素一般对Mg-Zn系镁合金有较好的细化效果,而对镁铝系镁合金没有细化效果。现有技术不添加稀土元素材料的铸态固溶组织照片,如图1所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺,在熔炼过程中添加稀土元素Ce,采用最佳的熔炼参数,有效细化镁铝合金铸态晶粒。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种含稀土镁铝合金,其特征在于:其成分的质量百分含量如下——
Al 1~6Wt%,
Zn 0.6~2Wt%,
Ce 0.1~2Wt%,
Fe ≤0.010Wt%,
Ni <0.001Wt%,
该镁铝合金其余组分为Mg和其它杂质。
进一步地,上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,其特征在于:先将纯镁放入坩锅熔炼炉里,升温至700~750℃,再依次放入铝锭及锌锭,在690~740℃加入稀土铈,搅拌并静置10~40分钟,然后在680~740℃进行浇注,获得铸锭。
更进一步地,上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,整个熔炼过程,采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。
再进一步地,上述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,所述稀土铈以镁铈中间合金的形式加入。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:
(1)本发明在熔炼过程中添加稀土元素Ce,不仅能够细化合金的铸态组织,还能提高材料的综合性能,比如耐热性能,显著提高材料的综合力学性能;
(2)采用最佳的熔炼参数,使用SF6保护整个熔炼过程,避免合金元素及稀土元素的烧损;
(3)本发明工艺过程简便易行,能生产出化学成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。
附图说明
图1:现有技术不添加稀土元素材料的铸态固溶组织照片;
图2:本发明实施例1合金的铸态固溶组织照片;
图3:本发明实施例2合金的铸态固溶组织照片。
具体实施方式
为了制造成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的镁铝合金,进而能够有效提高镁铝系镁合金的综合力学性能,本发明提供一种镁铝系合金的熔炼方法,熔炼过程采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护,避免合金元素的烧损;在熔炼过程中,加入Ce元素,合适的熔炼工艺下细化材料的铸态组织。
含稀土镁铝合金,该合金中的Al:1~6Wt%,Zn:0.6~2Wt%,Ce:0.1~2Wt%,Fe:≤0.010Wt%,Ni:<0.001Wt%,该镁铝合金其余组分为Mg和其它杂质。
含稀土镁铝合金的熔炼工艺为:先将纯镁放入坩锅熔炼炉里,升温至700~750℃,再依次放入铝锭及锌锭(铝为高纯铝锭,锌为高纯锌锭),在690~740℃加入稀土镁铈中间合金(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入),搅拌并静置10~40分钟,然后在680~740℃进行浇注,获得铸锭;整个熔炼过程,采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。
本发明技术方案,在镁铝合金熔炼过程中,加入稀土元素能够有效细化材料的组织。稀土Ce在镁中的固溶度很小,在凝固过程中固/液界面前沿Ce容易富集引起成分过冷形成新形核带导致材料的组织细化。同时,本发明中稀土的添加温度为690~740℃,一方面避免了温度过低所造成的稀土不能充分发挥细化效果;另一方面避免了温度过高,稀土的烧损及坩埚中的Fe、Ni元素污染熔体。稀土元素不仅能够细化合金的铸态组织,还能提高材料的综合性能,比如耐热性能;同时中国的稀土储藏量非常大,能够充分保证稀土在镁合金中的应用。
本发明使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体,有效降低稀土元素的烧损。
采用本方法熔炉的镁锂合金,可控制杂质元素Fe:≤0.010Wt%,Ni:<0.001Wt%。
值得注意的是,在合金的熔炼过程中,各个元素均有不同程度的烧损,其烧损率Al:0.5~5%,Zn:0.5~8%,Ce:1~8%;在配料的过程中应给予补足。
实施例1:
先将纯镁放入坩锅熔炼炉里,升温至700℃;再依次加入占炉料总金属3.15Wt%的铝及1.1Wt%锌(铝为高纯铝锭,锌为高纯锌锭);接着在720℃加入占炉料金属0.35Wt%的稀土铈(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入),搅拌并静置25分钟;然后在720℃进行浇注,获得铸锭;整个熔炼过程中,使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体,以减少合金元素的烧损。
经检测,所熔炼的合金的成分(Wt%)如下:
Al | Zn | Ce | Fe | Ni | Mg |
3.10 | 1.08 | 0.33 | 0.003 | <0.001 | 余量 |
显微组织照片如附图2所示,可明显看出,合金的铸态组织得到了细化。
实施例2:
先将纯镁放入坩锅熔炼炉里,升温至700℃;再依次加入占炉料总金属3.2Wt%的铝及1.0Wt%锌元素(铝为高纯铝锭,锌为高纯锌锭);接着在710℃加入占炉料总金属1.25Wt%的稀土铈(稀土铈以镁铈中间合金的形式加入),搅拌并静置25分钟;然后在720℃进行浇注,获得铸锭;整个熔炼过程中,使用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体,以减少合金元素的烧损。
经检测,所熔炼的合金的成分(Wt%)如下:
Al | Zn | Ce | Fe | Ni | Mg |
3.13 | 0.94 | 1.22 | 0.009 | <0.001 | 余量 |
显微组织照片如附图3所示,可明显看出,合金的铸态组织得到了显著细化。
以上实施例表明,本发明工艺过程简便易行,按照本发明的工艺方法,能够生产出化学成分合格、杂质含量低、质量优良、铸态晶粒细小的含稀土镁铝合金。
需要说明的是,除上述实施方式以外,本发明尚有其它多种实施方式。凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种含稀土镁铝合金,其特征在于:其成分的质量百分含量如下—
Al 1~6Wt%,
Zn 0.6~2Wt%,
Ce 0.1~2Wt%,
Fe ≤0.010Wt%,
Ni <0.001Wt%,
该镁铝合金其余组分为Mg和其它不可避免的杂质。
2.熔炼权利要求1所述的一种含稀土镁铝合金的工艺,其特征在于:先将纯镁放入坩锅熔炼炉里,升温至700~750℃,再依次加入铝锭及锌锭,在690~740℃加入稀土铈,搅拌并静置10~40分钟,然后在680~740℃进行浇注,获得含稀土镁铝合金的铸锭。
3.根据权利要求2所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,其特征在于:整个熔炼过程,采用SF6、CO2及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。
4.根据权利要求2或3所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,其特征在于:所述稀土铈以镁铈中间合金的形式加入。
5.根据权利要求2所述的一种含稀土镁铝合金的熔炼工艺,其特征在于:将纯镁放入坩锅熔炼炉,在SF6、CO2和压缩空气所组成的混合气体保护下,升温至700℃,依次加入占炉料金属总重量3.2Wt%的铝锭和1.0Wt%锌锭,接着升温至720℃,以镁铈中间合金的形式加入稀土铈,稀土铈的加入量占炉料金属总重量1.25Wt%,搅拌并静置25分钟,最后在720℃温度下进行浇注,从而获得含稀土镁铝合金铸锭。
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