[发明专利]一种液相调幅分解型铸造用镁合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种液相调幅分解型铸造用镁合金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Na:1.2‑1.5wt.%,Sb:3.0‑4.0wt.%,In:6.0‑10.0wt.%,Bi:4.0‑5.0wt.%,Zn:4.0‑6.0wt.%,Co:1.0‑1.2wt.%,Fe:0.4‑0.8wt.%,Cr:0.3‑0.5wt.%，余量为镁。该镁合金不仅可以有效地消除铸造缺陷，降低铸造孔洞和疏松的形成，也可以使得合金铸件有优异的力学性能。因而，该材料提供了一种镁合金替代产品的轻量化解决方案，并在实施和产业化过程中有效地推动我国新材料的更新和产业升级需求。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镁合金。

背景技术

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，可谓取之不尽。镁合金是以镁为基础加入其它元素组成的合金。其特点是：密度小，比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐腐蚀性能好。镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。此外，能够提供优越的抗电磁保护作用，特别是镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。目前用镁合金制作零部件的电器产品有照相机、摄影机、数码相机、笔记本电脑、移动电话、电视机、等离子显示器、硬盘驱动器等。

传统上,限制镁合金在工程领域用的主要因素是:1）材料强度偏低，尤其是高温强度和抗蠕变性能较差；2)材料的抗腐蚀能力差,在极端环境下容易通过环境的腐蚀而失效；3）镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹，成品率低，镁合金变形件塑性加工条件控制困难，导致组织与力学性能不稳定。国内外的材料开发人员和公司已经对这些问题进行了长久的研究和公关。经过了20多年的探索与开发，国内外的相关领域在镁合金材料的强度，高温性能和耐腐蚀方面已经取得了重大的突破，开发出了一系列的高强度镁合金，耐高温镁合金和耐腐蚀镁合金，并正在相关的应用领域进行大规模的推广。但是，铸造镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹的问题，国内外一直没有理想的解决方案。

在合金材料设计的框架内，解决材料铸造过程中疏松和孔洞的问题一般是采用接近多元镁合金共晶点的材料成分来解决。由于共晶点的合金具有恒定的凝固温度，因而在铸造过程中可以使得铸件的成分在大范围内保持均匀，并且尽可能的降低凝固孔洞和疏松的形成。这种设计思路在实际操作过程中取得了很大的成功，并开发出了一系列的铸造用多元铸造镁合金。但是，由于合金成分限制在了多元共晶点附近，因而合金其它性能并没有多大的优化空间。在实际中造成了铸造用的镁合金不是力学性能差，就是物理性能或者其它特性不能满足使用的要求。

在多元合金的设计领域，通过液相的调幅分解效应来产生两种不同的熔体，并使得这两种熔体具有很大的熔点差别是另一种消除铸造孔洞和疏松的新型方法。在合金的凝固过程中，高熔点的液相先进行凝固，产生的铸造孔洞可以通过低熔点的液体补偿的办法来进行铸锭的密实化。由于合金的液相调幅分解可以在相当大的成分范围内实现，因而材料设计者可以通过不断的调整合金元素和含量来进一步提高材料的其它性能。这种设计方法无疑是非常先进的，并在实践中相比共晶点合金的设计更能解决实际问题。但是令人遗憾的是，目前在镁合金领域国内外并没有基于该设计理念的新产品出现。

随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展要求的日益提高，镁合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域展会展现出更为广阔的前景。进行合金新材料的创新离不开合金的结构和成分设计，而材料的热力学和动力学是解决该类问题的主要方法。通过优化合金元素的筛选和成分确定，不仅可以达到所需要的各种性能指标，还会降低合金冶炼和加工的生产成本和对设备的要求。该类产品不仅使用寿命有了进一步的提高，还便于工业化大规模生产。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种液相调幅分解型铸造用镁合金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：