[发明专利]一种细化高合金含量Mg-Al-Zn镁合金共晶相方法

说明书

一种细化高合金含量Mg‑Al‑Zn镁合金共晶相方法，细化高合金含量Mg‑Al‑Zn镁合金共晶相方法包括合金熔炼精炼、细化共晶相两个步骤。在气体保护下，将预热后的纯镁在700℃的温度下进行熔化，然后将一定比例的铝、锌加入到熔体中，待完全熔化后搅拌均匀，再降温至680℃精炼和清渣处理；将预热后的镁钐中间合金加入到熔体中，待完全熔化后搅拌均匀，在控制凝固冷却速率条件下浇注成锭。该合金和传统高合金含量Mg‑Al‑Zn镁合金相比，共晶相Mg₁₇Al₁₂发生显著细化并从连续网状结构转变为不连续棒状、球状结构。本发明解决了高合金含量Mg‑Al‑Zn镁合金中共晶相Mg₁₇Al₁₂难以细化的难点，制备工艺简单、可靠。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种细化高合金含量Mg-Al-Zn镁合金共晶相方法。

背景技术

镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有高比强度、高导电导热性、高阻尼减震性、高静电屏蔽性以及良好的再生回用等优点，在航空航天、汽车和通讯等领域备受青睐。尤其在汽车轻量化方面，提高镁合金使用率会显著降低汽车重量，节省燃料以及CO₂排放量，达到节能减耗的作用。

Mg-Al-Zn镁合金具有铸造成型性好、适用范围广、成本低廉等一系列优势，已经成为目前应用最为广泛的商用镁合金体系，其中高合金含量(铝和锌总质量百分比大于6％)Mg-Al-Zn镁合金具有强度高和耐蚀性优异等优点，冶炼工艺简单，商业应用前景非常广阔。

然而，在Mg-Al-Zn镁合金的凝固过程中，镁和铝会形成共晶Mg₁₇Al₁₂相，铝含量越高，形成的共晶相数量也会随之增加，因此在高合金含量Mg-Al-Zn镁合金的常规凝固过程中会产生大量共晶相。合金中析出相对合金性能的影响较大，研究表明镁合金中无论连续析出还是不连续析出的β-Mg₁₇Al₁₂共晶相与基体的位向关系为(011)_p||(0001)_m，平躺的析出相(与滑移面平行)对位错滑移的阻力较小，且Mg₁₇Al₁₂相为软质相，这对其强化效果较差。另外，Mg₁₇Al₁₂相的熔点仅为437℃，高温下对镁合金的强化效果也不利。当合金中铝含量较高时，形成的β-Mg₁₇Al₁₂共晶相主要沿晶界呈连续网状分布，在变形过程中对合金基体撕裂作用，引起裂纹产生。因此，如何细化Mg-Al-Zn镁合金中Mg₁₇Al₁₂共晶相并改变其连续网状分布结构，对于改善Mg-Al-Zn系镁合金综合力学性能、扩大合金应用范围具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、可靠，且易于推广应用的细化高合金含量Mg-Al-Zn镁合金共晶相方法。

本发明的技术方案是：在气体保护下，将预热后的纯镁在700℃的温度下进行熔化，然后将一定比例的铝、锌加入到熔体中，待完全熔化后搅拌均匀，再降温至680℃精炼和清渣处理，将预热后的镁钐中间合金加入到熔体中，待完全熔化后搅拌均匀，最后在控制凝固冷却速率条件下浇注成锭。

一种细化高合金含量Mg-Al-Zn镁合金共晶相方法，其特征在于，细化该合金共晶相方法包括合金熔炼精炼、细化共晶相两个步骤。

步骤一：合金精炼熔炼

(1)、将保护气通入熔炼炉中，保护气可以是氩气或者为SF₆和CO₂的混合气体，将纯镁锭放入坩埚中在700℃的温度下进行加热熔化；

(2)、待镁锭熔化后，降温至680℃，打渣去除熔体表面杂质和氧化层，获得纯镁熔体；