[发明专利]一种高塑性阻燃压铸镁合金及制备方法

说明书

本发明属于金属材料领域，特指一种高塑性阻燃压铸镁合金及制备方法。所述以质量百分比计包括如下组分：2～8wt.％Sm，2～9wt.％Al，0.3～1wt.％Zn，0.5～2.5wt.％Ca，余量为Mg。本发明的镁合金的材料组成成分中，加入Ca元素和稀土元素Sm共同作用下有效提高了合金的阻燃特性；另外有效利用稀土元素Sm与铝元素生成Al₂Sm相对镁基体产生细化作用提高铸态延伸率，避免因为Ca元素的添加所导致的塑性下降。而微量Zn元素可以协调镁的基面滑移，保证强度的同时提高塑性。在上述合金元素的共同作用下，保证了该压铸镁合金具有适中的强度和较高的延伸率，可应用于对延伸率要求较高的镁合金的压铸生产中。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种高塑性阻燃压铸镁合金及制备方法。

背景技术

压铸是镁合金零件最主要的成型工艺，而镁合金的压铸过程往往由于熔体易于氧化和燃烧等问题而阻碍了该工艺在工业生产中的大规模应用，尤其是在要求较高延伸率的应用场合。其主要原因在于镁合金化学性质活泼，高温下易于氧化，其所造成的镁合金熔炼过程的氧化燃烧降低镁合金产品质量，因此镁合金阻燃问题一直是阻碍镁合金发展的重要问题。开发不易于氧化、燃烧的压铸镁合金是一种有效的解决手段，已有的研究开发了系列阻燃镁合金，如在镁合金中添加Be元素、Ca元素及稀土元素等。上述元素的添加虽然可以有效提高镁合金熔体的燃点，但Be元素具有较强的毒性且会显著粗化镁合金的晶粒；而Ca元素虽然无毒，但Ca元素的添加所形成的晶界分布的富Ca化合物会显著恶化镁合金塑性；而在镁合金中添加稀土元素对阻燃性的提升效果远不如Be与Ca元素，为了实现与1％的Ca等量的阻燃性能，稀土元素的添加量需超过15wt.％以上，从而不符合经济性的原则。因而，为了满足镁合金在压铸工业的更进一步发展，在保证足够强度的同时，迫切需要开发低稀土、高延伸率的阻燃镁合金，已符合对高延伸率阻燃镁合金压铸生产的需要。

发明内容

本发明的目的：针对常规铸造镁合金因剧烈氧化和燃烧特性使其在大气条件下难以熔炼和加工以及镁合金压铸件塑韧性不高的问题，提供了一种性能优越的高塑性阻燃压铸镁合金解决方案。本发明基于晶体学“边-边匹配”模型的计算，发现镁合金中原位生成的Al₂Sm等金属间化合物可有效细化镁合金的晶粒，可使得晶粒尺寸从毫米级细化至40微米左右。经过该方法细化后的镁合金具有较高的铸态延伸率，如针对Mg-4Sm-3Al合金其铸态延伸率可达到20％以上。此外，基于Ca元素和稀土元素对镁合金阻燃性能改善的共识；以及微量添加Ca元素可以消耗富余的Al元素形成强化相Al2Ca等对镁合金进行进一步强化的原理；为开发新型高塑性阻燃镁合金提供了新的思路。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高塑性阻燃压铸镁合金，其中各合金元素质量百分比如下：

Sm 2％～8％；

Al 2％～9％；

Zn 0.3％～1％；

Ca 0.5％～2.5％；

杂质元素总量≤0.2％；

余量为镁。