[发明专利]适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金及其制备方法

权利要求书

1.适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于包括如下质量百分比的元素：4.0～10.0%Er、2.0～6.0%Zn、0.5～1.2%Al、0.1～0.3%Mn、0.01～0.08%M, 余量为Mg和其他不可避免的杂质；其中，M为Ti、B中一种或两种；Zn/Er质量比为0.2～0.7；(Zn+Al)/Er质量比为0.3～0.8；

所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按Mg-Er合金成分及化学计量比，计算工业纯镁锭、工业纯锌、工业纯铝锭、Mg-Er中间合金、Mg-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ti-B中间合金和Al-B中间合金的用量；将工业纯镁锭、工业纯锌、工业纯铝锭、Mg-Er中间合金和Mg-Mn中间合金均去除氧化层并烘干预热至200℃；

（2）将占坩埚高度25%的工业纯镁锭熔化成熔池后，通入保护气体，加入剩余镁锭；

（3）待镁锭全部熔化后，升温至700℃，将工业纯锌、Mg-Er中间合金和Mg-Mn中间合金分多次加入，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30min；

（4）重力铸造前40～60min，升温至730℃，待依次加入的工业纯铝锭、Al-Ti中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-B中间合金全部熔化后，加入精炼剂进行精炼，将炉温升至750℃保温静置10～20min，促进夹杂沉降，得到镁合金熔体；

（5）将所述的镁合金熔体降温至720～740℃之间除渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至25～150℃的砂型铸型或180～250℃金属型模具中，冷却后得到所述的高强韧耐热铸造Mg-Er合金；

（6）对所得的铸态合金依次进行二级固溶处理、人工时效处理获得所需的高强韧耐热铸造Mg-Er合金；

所述二级固溶处理工艺参数为：第一级固溶温度480～490℃，保温时间36～48h；第二级固溶温度535～545℃，保温时间 1～2h；

所述人工时效处理工艺参数：时效温度185～215℃，保温时间12～36h。

2.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述Mg-Er中间合金为MgEr25或MgEr30，所述Mg-Mn中间合金为MgMn10，所述Al-Ti-B中间合金为AlTi5B1，所述Al-B中间合金为AlB3或AlB8，所述Al-Ti中间合金为AlTi5或AlTi10。

3.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述精炼剂的质量百分比组分为：55% KCl、25% CaCl₂、5% CaF₂、15% BaCl₂。

4.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述精炼剂添加量为原料总重量的1.0～3.5%。

5.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：加入精炼剂精炼时的精炼温度为720～730℃，精炼处理的搅拌时间10～15min。

6.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述二级固溶处理工艺的步骤为：将铸态合金放入固溶炉内，以5℃/min升温至200℃，通入保护气体，继续以5℃/min升温至第一级固溶温度480～490℃，保温36～48h；然后以10℃/h慢速升温至第二级固溶处理温度535～545℃，保温1～2h后快速转移至淬火装置上进行水冷淬火。

7.如权利要求1或6所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述的保护气体为氩气，或体积分数为0.2％的SF₆和CO₂的混合气体。

8.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Er合金，其特征在于：所述人工时效处理工艺的步骤为：将淬火后的合金放入时效炉内，以5℃/min升温至人工时效处理温度185～215℃，保温12～36h后出炉空冷至室温。