[发明专利]一种新型汽车零部件上用替代AM材料的镁合金及其工艺

说明书

本发明公开了一种新型汽车零部件上用替代AM材料的镁合金及其工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Sn:5.0‑8.0wt.%,B:0.3‑0.5wt.%,Sb:1.0‑1.5wt.%,S:0.2‑0.4wt.%,Re:0.1‑0.2wt.%,Mo:0.2‑0.5wt.%,Al:6.0‑8.0wt.%,In:1.8‑2.4wt.%，余量为镁。该材料为镁合金的阻燃提供了一种不同与传统添加Ca，Be，Zn和稀土元素的材料学解决方案，且该合金除了具有优异的铸造性能外，还能达到常规镁合金的力学水平。完全克服了目前现有阻燃镁合金力学性能不尽理想的现状。

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

镁是一种非常轻的金属,比重大约是铝的2/3，铁的1/4。以镁为基加入其它元素组成的镁合金，具有一系列优异的力学性能,物理性能和化学性能,例如: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，耐有机物和碱的腐蚀性能好。此外,镁合金还具备很好的电磁屏蔽、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。 因而,镁合金作为最轻的工程金属材料，被誉为21世纪绿色工程材料。不仅应用领域广泛,已经成为未来新型材料的发展方向之一。

从20世纪开始，镁合金就在航空航天领域得到应用。飞行器结构件的服役环境更加恶劣，不仅要求构件材料质量轻，还要求其具有较高的综合力学性能。由于镁合金可以大大改善飞行器的气体动力学性能并能明显减轻其结构重量，许多航空和航天部件大多由镁合金制作。在交通领域,镁合金已被发达国家广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。用镁合金制造汽车零部件，可以显著减轻车重，降低油耗，减少尾气排放量，提高零部件的集成度，提高汽车设计的灵活性等。

在材料领域中，还没有任何其它材料像镁合金那样具备如此大的潜力和宽广的应用领域。镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，其地壳丰度为2%。根据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据显示，全球已探明的菱镁矿资源量达120亿吨，储量24亿吨。蕴藏丰富的国家包括：俄罗斯（6.5亿吨，占总量27%）；中国（5亿吨，占总量21%）；韩国（4.5亿吨）。中国作为世界上镁资源最为丰富的国家之一，镁资源矿石类型全，分布广泛。考虑到国际竞争日益激烈的今天以及很多金属资源趋于枯竭的现状，加速开发镁合金材料是实现可持续发展的重要措施之一。

然而，尽管镁合金具有质量轻，熔点低，容易冶炼加工的特点，镁合金化学活泼性的特点使得镁合金在冶炼的时候容易发生燃烧并氧化。长久以来，镁合金的冶炼可以通过采用低熔点盐或者气体保护的办法来抑制镁熔体和空气的接触。并使得可以在得到镁合金冶炼产品的同时，杜绝了昂贵的氩气的使用，降低了生产成本。但是，必须看到：（1）在低熔点熔盐法中，坩埚内添加低熔点的熔盐（经常是碱金属，碱土金属及其氯化物和氟化物）来形成镁合金的覆盖层。尽管该方法简单易行，但是会产生大量有刺激性的气体（如Cl₂，HCl，HF等）而污染环境。此外在浇铸的时候熔剂的加入会导致镁合金产生夹杂，降低合金的机械性能和耐腐蚀能力。而且，当合金中添加稀土元素或者其它活泼元素的时候，熔剂容易和这些元素发生反应导致这些添加元素的损失。（2）气体保护法使用的是SF₆，SO₂和CO₂，但是它们的缺点是非常明显的。首先SF₆对大气温室效应变暖的能力是CO₂的23900倍，且需要复杂的运输和密封装置和传输设备。SO₂气体依靠和镁熔体反应生成致密的MgS，MgO和MgSO₄膜进行对空气的隔绝，过量的SO₂逃逸到空气中不免会对空气产生污染，形成酸雨。因而气体保护法也不可避免的对环境保护产生了挑战。