[发明专利]加Ca细化Mg-Sn-Sr系镁合金中SrMgSn相的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种加Ca细化Mg-Sn-Sr系镁合金中SrMgSn相的方法，属于金属材料类及冶金领域。

背景技术

镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越和易于回收利用等优点，被誉为21世纪“绿色结构材料”。但目前由于现有镁合金的高温抗蠕变性能差，长期工作温度不能超过120℃，使其无法用于制造对高温蠕变性能要求高的汽车传动部件，因此极大地阻碍了镁合金的进一步应用。也正是由于这样，国内外对于具有高温抗蠕变性能的汽车用耐热镁合金的研究开发给予了高度重视，并先后试制研究了Mg-A1-Si、Mg-A1-RE、Mg-A1-Ca、Mg-A1-Ca-RE、Mg-A1-Sr、Mg-A1-Sn、Mg-Zn-A1、Mg-Zn-RE、Mg-Zn-Si、Mg-Zn-Sn和Mg-Sn-Ca等系列的耐热镁合金。在这些已得到试制研究的耐热镁合金中，Mg-Sn-Sr系镁合金由于具有高温性能较好、成本较低和抗腐蚀性能好等方面的优势，被认为是一种很有发展前途的新一代高温抗蠕变镁合金[Hongmei Liu，Yungui Chen，Haofeng Zhao，Shanghai Wei，Wei Gao，Effects of strontium on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-5 wt.%Sn alloy，Journal of Alloys and Compounds，2010，504（2）：345-350]。与其他耐热镁合金相比，Mg-Sn-Sr系镁合金的耐热强化机理主要在于通过引入低成本合金元素Sn和Sr在晶界和晶内形成SrMgSn相来实现。由于SrMgSn相在300℃以下相当稳定，从而使得Mg-Sn-Sr系镁合金具有较高的高温抗蠕变性能。也正是看到Mg-Sn-Sr系镁合金所具有的优点，所以在最近几年人们对Mg-Sn-Sr系耐热镁合金的研究和开发给予了广泛的关注和高度的重视，并对此开展了积极的研究。如李世成等通过调查发现Mg-5Sn-2Sr和Mg-5Sn-3Sr三元镁合金在175℃和35MPa条件下的稳态蠕变速率分别为3.93×10^-7s^-1 和 3.67×10^-7s^-1，显示出了较高的高温抗蠕变性能 [李世成，陈云贵，肖素芬，唐永柏，王卿，赵源华和丁武城，铸态Mg-5Sn-(0~3)Sr合金的组织和性能，特种铸造及有色合金，2011，31（4）：369-372]。目前，尽管国内外对于Mg-Sn-Sr系镁合金已开展了一定的研究，但其推广应用仍因合金的综合力学性能较差等原因而受到一定程度的限制。正如上面所述，Mg-Sn-Sr系镁合金的耐热强化机理主要在于通过引入低成本合金元素Sn和Sr在晶界和晶内形成SrMgSn相来实现，但由于形成的SrMgSn相比较粗大，而粗大的SrMgSn相会成为裂纹源而导致合金的抗蠕变性能下降。因此，细化SrMgSn相被认为是改善Mg-Sn-Sr系镁合金抗蠕变性能的关键因素之一。众所周知，合金化和/或微合金化是细化和/或变质工程合金中第二相的有效方法之一。但截止目前，关于合金化和/或微合金化细化Mg-Sn-Sr系镁合金中粗大SrMgSn相的调查还未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有Mg-Sn-Sr系镁合金因存在粗大SrMgSn相而影响合金性能这一不足，提出采用合金化和微合金化的方法，包括其细化工艺，以达到细化Mg-Sn-Sr系镁合金中粗大SrMgSn相这一目的，从而改善Mg-Sn-Sr系镁合金的力学性能，加快该系镁合金的工业化应用进程。

为了实现上述目的，本发明提出一种加Ca细化Mg-Sn-Sr系镁合金中粗大SrMgSn相的方法及细化工艺，在Mg-Sn-Sr系镁合金中通过添加Mg-19wt%Ca中间合金的方法，来细化Mg-Sn-Sr系镁合金中的粗大SrMgSn相，同时Ca的加入除有上述细化作用外还兼有强化合金的作用。