一種高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金的製作方法
2023-05-28 18:36:16
一種高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種通過添加Se製備高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料的技術。本發明的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成(wt%)：5.5%~6.5%Al、0.13%~0.8%Zn、0.2%~1.2%Se、0.3%~0.6%Mn，其餘為鎂和不可避免雜質。最佳的合金成分配比為：6.0%Al、0.53%Zn、0.8%Se、0.4%Mn，其餘為鎂。其中，Mn是以Al-10%Mn中間合金的形式加入。在AM60鎂合金的基礎上，通過一定的工藝，加入一定量的Se，在不明顯降低合金強度和硬度的條件下，使得原Mg-Al-Mn鎂合金的塑性得到明顯的提高。
【專利說明】-種高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種通過添加 Se製備高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金材料的技術，屬於金 屬材料類域。
【背景技術】
[0002] 我國鎂資源豐富，國內鎂產量居世界首位。鎂合金高比強度和剛度、減震性能和切 削性能好，具有磁屏蔽性能、可回收性等優良提點，使得其近年來在工業上得到了越來越廣 泛的應用。其中，又以鎂合金在汽車、3C等零部件中的應用為重點，滿足了汽車、3C工業輕 量化的要求。由於汽車、3C等零部件需要具有較高強度、剛度和較高塑性，並且要求耐磨、耐 腐蝕、表面光潔度好，能在較惡劣的環境條件下使用，所以鎂合金作為結構材料用於汽車、 3C等行業一直是研究應用的熱點。目前，擠壓鑄造以及變形鎂合金的綜合性能需要進一步 提高，尤其是塑性有待進一步改善，以滿足大變形以及高質量合金型材成形加工的要求。
【發明內容】
[0003] 本發明針對目前Mg-Al-Mn系鎂合金塑性偏低的狀況，提供了一種鑄造高塑性 Mg-AI-Mn-Se鎂合金材料的技術。本發明在Mg-Al-Mn系鎂合金的基礎之上，通過適當工藝 加入適量的Se組元，Se與合金的組分反應形成一定的析出相，細化了合金晶粒，使得合金 的伸長率大大提1?。
[0004] 本發明技術製得的鎂合金與傳統Mg-Al-Mn鎂合金相比，合金伸長率得到明顯提 高，可達到10. 59Γ13. 0%，提高了 549Γ100%，強度達到168MPa，硬度達到55HB，抗拉強度和布 氏硬度變化不明顯。採用所發明使用的製備工藝，合金液熔煉溫度相對較低，Se的損耗少， 合金液氧化程度輕，成分易於控制，製造成本低，提升了合金品質。
[0005] 本發明的特點在於： 通過添加一定量的Se到Mg-Al-Mn鎂合金中，一部分Se以固溶態存在，另一部分Se則 與體系中的A1發生反應，以化合物的形式存在。生成的Al-Se化合物顆粒彌散分布在合金 熔液中，形成大量的異質核心，基體Mg的初生相以Al-Se化合物作為形核核心而長大，因 此，Se起到了變質細化Mg基體相的作用。Al-Se化合物和固溶態的Se改變了合金的晶粒 度以及合金中析出相的生長。通過Se的細化作用，有效細化了合金晶粒尺寸，提高了合金 伸長率。
[0006] 本發明的高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成（wt%): 5. 5%?6· 5%Α1、0· 13%?0· 8%Zn、0. 2%?L 2%Se、0. 3°/Γ〇· 6%Mn，其餘為鎂和不可避免雜質。最佳 的合金成分配比為：6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其餘為鎂。其中，Μη是以Al-10%Mn 中間合金的形式加入。
[0007] 本發明的高塑性Mg-AI-Mn-Se鎂合金的製備方法為：（1)以一定重量配比的A1 錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為原料，待鋼坩堝預熱到20(T30(TC後放入上述原料，加熱升 溫至740°C ~750°C，待合金爐料完全熔化後，由於Se的沸點比較低，容易揮發，為減少Se在 加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至625°C飛45°C。
[0008] (2)熔體溫度625°C?645°C時加入Zn和Se，攪拌均勻後，為提高金屬液澆注的流 動性，將合金液調至710°C ~730°C，靜置ΚΓ20分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，制 得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程中通入SF 6:C02體積比為1:150-220的混合 氣體進行合金液的防氧化保護。
[0009] 四、【具體實施方式】 實施例1 本發明實施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 2%Zn、0. 3%Se、0. 3%Mn，其餘為鎂和 不可避免雜質，採取以下步驟製得：（1)以重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為 原料，待鋼坩堝預熱到250°C後放入上述原料，加熱升溫至740°C，待合金爐料完全熔化達 到該溫度後，為了減少Se在加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至635°C。
[0010] (2)熔體溫度635°C時加入Zn和Se，攪拌均勻後，將合金液調至710°C，靜置1(Γ20 分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
[0011] 實施例2 本發明實施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 2%Zn、0. 3%Se、0. 6%Mn，其餘為鎂和 不可避免雜質，採取以下步驟製得：（1)以重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為 原料，待鋼坩堝預熱到30(TC後放入上述原料，加熱升溫至750°C，待合金爐料完全熔化達 到該溫度後，將熔體溫度降低至640°C。
[0012] (2)熔體溫度640°C時加入Zn和Se，攪拌均勻後，將合金液調至730°C，靜置1(Γ20 分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
[0013] 實施例3 本發明實施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其餘為鎂 和不可避免雜質，採取以下步驟製得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和 鎂錠為原料，待鋼坩堝預熱到250°C後放入上述原料，加熱升溫至745°C，待合金爐料完全 熔化後，將熔體溫度降低至635°C。
[0014] (2)熔體溫度635°C時加入Zn和Se。攪拌均勻後，將合金液調至720°C，靜置1(Γ20 分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6:C02體積比為1:200的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
[0015] 實施例4 本發明實施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 8%Zn、1.2%Se、0. 3%Mn，其餘為鎂和 不可避免雜質，採取以下步驟製得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂 錠為原料，待鋼坩堝預熱到200°C後放入上述原料，加熱升溫至740°C，待合金爐料完全熔 化達到該溫度後，將熔體溫度降低至630°C。
[0016] (2)熔體溫度630°C時加入Zn和Se。攪拌均勻後，將合金液調至710°C，靜置1(Γ20 分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6: C02體積比為1:150的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
[0017] 實施例5 本發明實施例材料的組成配比（wt%)為：6. 0%A1、0. 8%Zn、1.2%Se、0. 6%Mn，其餘為鎂和 不可避免雜質，採取以下步驟製得：（1)以以上重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂 錠為原料，待鋼坩堝預熱到200°C後放入上述原料，加熱升溫至750°C，待合金爐料完全熔 化達到該溫度後，將熔體溫度降低至625°C。
[0018] (2)熔體溫度625°C時加入Zn和Se。攪拌均勻後，將合金液調至710°C，靜置1(Γ20 分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料。熔煉過程 中通入SF 6: C02體積比為1:150的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
[0019] 選取與實施例合金組元相近且不加 Se的AM60鎂合金作為對比例，其合金成分為 (wt%) :6· 0%Α1、0· 15%Ζη、0· 4%Mn，其餘為鎂。對比例和實施例的力學性能對比結果如表1 所示。結果表明，與對比例相比，本發明的高塑性鎂合金的晶粒細化效果明顯：Mg基體顆粒 晶粒尺寸由122um最低降至21um，降低了 82. 8% ;伸長率由6. 5%最高升高至13. 0%，提升了 100% ;抗拉強度在163MPa?168MPa範圍內，硬度在52HB?55HB範圍內，與對比例AM60鎂合金 的抗拉強度165MPa及硬度54HB相比，發明合金的強度和硬度沒有明顯變化，其中，實施例 4所獲得材料的塑性最高。
[0020] 表1本發明實施例和對比例合金的晶粒尺寸和力學性能
【權利要求】
1. 本發明涉及一種通過添加 Se製備高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，本發明的高 塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金是由以下配比的組分組成（wt%) :5. 5°/Γ6. 5%Α1、0. 13°/Γ〇. 8%Zn、 0. 2°/Γ?. 2%Se、0. 3°/Γ〇. 6%Mn，其餘為鎂和不可避免雜質。
2. 如權利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，最佳的合金成分配比為： 6. 0%A1、0. 53%Zn、0. 8%Se、0. 4%Mn，其餘為鎂。
3. 如權利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料中，Μη是以Al-10%Mn中間合 金的形式加入。
4. 如權利要求1所述的高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料的製備方法，其特徵在於，步 驟和條件如下：（1)以一定重量配比的A1錠、Al-10%Mn中間合金和鎂錠為原料，待鋼坩堝 預熱到20(T300°C後放入上述原料，加熱升溫至740°C?750°C，由於Se的沸點低，為減少Se 在加入過程中的損耗，將熔體溫度降低至625°C飛45°C。
5. (2)熔體溫度625°C飛45°C時加入Zn和Se，攪拌均勻後，為提高金屬液在澆注過程 中的流動性，將合金液調至710°C ~730°C，靜置ΚΓ20分鐘後，澆注在預熱的鐵模具中凝固 成形，製得高塑性Mg-Al-Mn-Se鎂合金材料，熔煉過程中通入SF 6:C02體積比為1:150-220 的混合氣體進行合金液的防氧化保護。
【文檔編號】C22C23/02GK104152767SQ201410414552
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】耿浩然, 吳明, 冷金鳳, 劉曉英, 李明洋, 羅宏 申請人:濟南大學