[发明专利]一种镁合金砂型铸造方法

说明书

本发明提供了一种镁合金砂型铸造方法，包括以下步骤：将镁合金成分按比例配料后，按照蒸发热由高到低的顺序依次加入熔炼坩埚内熔化；在熔炼炉中放置并启动超声波发生器，将TiB₂粉末和Mg‑Zr中间合金加入镁合金熔体后进行精炼，精炼过程中伴随超声；精炼结束后捞出镁合金熔体内夹渣，静置所得金属熔液；根据目标合金铸件设计合金铸造砂型，使用树脂砂制备合金铸造砂型；在合金铸造砂型外安装含超声波发生器的砂箱；设置砂箱中超声波发生器参数并开启发生器，将所得金属熔液浇注至砂型型腔内；待金属熔液充型、冷却完成后，关闭超声波发生器。本发明采用阶段超声与特定细化剂相结合达到细化合金晶粒的目的，具有操作简单、适应范围广、效果显著的特点。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种镁合金砂型铸造方法。

背景技术

镁合金由于密度低、减重效果好等优势，是轻合金材料中最具潜力的高性能结构材料，近年来在航空航天、汽车、电子等领域引起了人们极大兴趣，作为最轻的常用金属结构材料，镁合金的推广应用可满足日益严苛的轻量化目标需求，创造巨大的社会、经济、军事效益。部分高精尖领域产品有批量小、尺寸大、结构复杂且生产时间紧的特点，针对此类特点，砂型铸造是一种经济实惠且可快速响应的方法。但砂型铸造具有慢速冷却的特点，导致合金晶粒尺寸增大、液体补缩困难，进而恶化合金力学性能和铸造性能。

镁合金由于自身是密排六方结构，Hall-Petch常数值很大(280～320Mpa·μm^0.5)，比铝合金高三倍，晶粒细化提升力学性能潜力大。现有的晶粒细化方法包括晶粒细化剂和物理细化两种。晶粒细化剂有含Zr中间合金、B、Al-C等，有一定的晶粒细化效果。物理细化有机械振动、电磁搅拌等方法，因工艺条件限定，物理细化方法一般使用的局限性较大。因此，开发出一种适用于砂型铸造的有效晶粒细化方法非常重要，尤其是可与晶粒细化剂复合使用、起到耦合细化晶粒作用的方法。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种镁合金砂型铸造方法，针对镁合金晶粒尺寸增大进而恶化合金力学性能和铸造性能的问题，采用TiB₂粉末及镁锆(Mg-Zr)中间合金作为晶粒细化剂以获得晶粒细化镁合金，基于TiB₂粉末及镁锆(Mg-Zr)中间合金作为晶粒细化剂时粉末及大尺寸Zr颗粒在熔液中易团聚的特性，结合树脂砂刚度大、致密度高、不易落砂的优点，通过超声处理分散TiB₂粉末、破碎团聚Zr及大颗粒Zr，达到细化合金晶粒的目的，具有操作简单、成本较低、效果显著的优势，并且本发明通过物理方法细化晶粒，具有适应范围广、不破坏熔体纯净度和化学成分，深度细化镁合金晶粒等优点，可用在工业生产条件下制备性能优异的镁合金，制备得到的镁合金力学性能突出，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

一种镁合金砂型铸造方法，包括：

将镁合金成分按比例配料后，按照蒸发热由高到低的顺序依次加入熔炼坩埚内熔化；

在熔炼炉中放置并启动超声波发生器，将TiB₂粉末和Mg-Zr中间合金加入镁合金熔体后进行精炼，精炼过程中伴随超声；

精炼结束后捞出镁合金熔体内夹渣，静置所得金属熔液；

根据目标合金铸件设计合金铸造砂型，使用树脂砂制备合金铸造砂型；

在合金铸造砂型外安装含超声波发生器的砂箱；

设置砂箱中超声波发生器参数并开启发生器，将所得金属熔液浇注至砂型型腔内；

待金属熔液充型、冷却完成后，关闭超声波发生器，拆除砂箱和砂型，得到镁合金铸件。

根据本发明提供的一种镁合金砂型铸造方法，具有以下有益效果：