一種高強度的耐熱鎂合金及其熔煉方法

2023-05-14 13:27:51

專利名稱：一種高強度的耐熱鎂合金及其熔煉方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度的耐熱鎂合金及其熔煉方法。屬於工業用鎂合金的 範疇。
技術背景目前，隨著節能環保和汽車性能提升要求的不斷提高，鎂合金因為密度小、 比強度比剛度高、鑄造性能好，尤其是易於壓鑄成型，除此還具有優良的減振 性能和易於回收等優點，在汽車工業的應用呈現蓬勃發展之勢。隨著鎂合金在 汽車上應用的不斷拓展，如從原先的變速箱殼體、儀錶盤、車門等一般零部件 向發動機支架、活塞、輪轂等重要位置的結構件和功能件發展，人們也在開發 滿足各種不同要求的鎂合金，如高強高韌耐熱鎂合金、高溫抗蠕變耐蝕鎂合金 等。傳統的鎂合金如AZ91D、 AM60B、 AS41、 AE42等獲得了廣泛的應用，依然 是目前應用量最大的幾種鎂合金。但是這些合金都具有某些缺點，例如在250 。C以上溫度的強度非常低(《100MPa)，抗腐蝕性能差，抗蠕變性能低(AZ91D、 AM60B)。制約著鎂合金在發動機等重要部件上的應用。 發明內容本發明的目的是提供一種高強度的耐熱鎂合金。它能滿足較高力學性能和 高溫抗蠕變性能的要求，具有比現有鎂合金高得多的抗腐蝕性能。本發明的另一個目的是提供一種高強度的耐熱鎂合金的熔煉方法。 為實現上述目的，本發明釆取以下技術方案-一種高強度的耐熱鎂合金，該鎂合金的成份含量為Y的含量為4.5 10wt%， Gd的含量為0 8wt%， Dy的含量為0 5wt%, Tb的含量為0 5wt%, Ho的含量為0 5wt%， Er的含量為0 5wt%， Tm的含量為0 5wt%， Nd的含 量為2 4. 5wt%， Sm的含量為0 3. 5wt%，其餘為Mg。在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Y的優選含量為5 7wt%， Gd 的優選含量為l 5wt%。在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm的 總含量為2. 5 10wt%。在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm的 優選總含量為3 8wt%。在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Nd、 Sm的總含量為2.2 4. 5wt%。在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Nd、 Sm的優選總含量為2.6 3. 8wt%，在本發明的高強度的耐熱鎂合金中，所述的Nd的優選含量為2 3.2wt%。 一種高強度的耐熱鎂合金的熔煉方法，該方法包括下述步驟-(1) 、按本發明所述的鎂合金的成份的重量百分比進行備料；(2) 、將預熱爐升溫到160 66(TC，並將熔化爐升溫到500 80(TC，且 向熔化爐通入保護氣體；(3) 、在預熱爐中，將純鎂錠預熱到100 600°C，同時將純Y錠、純Nd 錠，以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm、 Sm的純金屬錠或它們的合金錠預熱到100 500 。C;(4) 、在已經預熱的熔化爐中進行純鎂錠的熔煉，首先將佔1熔化爐的 熔化重量1/2 1/20的預熱純鎂錠加入熔化爐中，使其在保護氣體的保護下完 全熔化，然後將其餘的預熱純鎂錠分批加入到熔化爐中，待前一批預熱純鎂錠 熔化後，再加入下一批預熱鎂錠，每批加入量以純鎂錠完全淹沒在鎂熔液中為 準；如此重複進行，直至純鎂錠加入量達到預定值，完全熔化後，將熔液表面 的浮渣清理乾淨，將溫度控制在680 86(TC;(5) 、將預熱後的純Y錠、純Nd錠，以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tra、 Sm 的純金屬錠或它們的合金錠，連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，加料 筐為低碳鋼或高鉻鋼製成，其上密布著大量的小孔，便於Y、 Nd以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm、 Sm的溶解和在鎂熔液中擴散均勻；(6) 、將鎂熔液溫度控制在720 86(TC，待Y、 Nd等所有合金元素完全 溶解後，再在750 86(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔(7) 、最後，將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具或者砂 型鑄造模具中凝固成鑄錠或鑄件；或者將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行連續或半連續鑄造；或者將鎂合金熔液根據鑄件重量分批澆注到擠壓鑄造機或壓 鑄機中，擠壓鑄造或壓鑄成鑄件。在本發明的鎂合金的熔煉方法中，所述的保護氣體優選為含有0.2 0.5 體積y。Sh的N2。以下簡稱為保護氣體(0.2 0.5%SFB + N2)。 本發明的優點是本發明的鎂合金能滿足較高力學性能和高溫抗蠕變性 能的要求，具有比現有鎂合金高得多的抗腐蝕性能。
具體實施方式
實施例1: 1000公斤Mg-7Y-2Gd-lEr-3Nd鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 62(TC，向熔化爐內通入保護氣體(0.2 0.5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的880公斤純鎂錠、73公斤純Y錠、31公斤純Nd 錠、20公斤純Gd錠和10公斤純Er錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd 錠、純Gd錠和純Er錠都盛放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。 加料筐採用3國厚的Crl3號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的①5mm的小孔， 使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值880公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 78(TC。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠、純Gd錠和純Er錠連同盛放它們的加料筐 一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 79(TC，待Y、 Nd、 Gd和Er完 全溶解後，再在該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具中凝固 成鑄錠。至此熔煉結束。本發明的Mg-7Y-2Gd-1Er-3Nd鎂合金經過熱處理後具有如下性能室溫抗 拉強度(Jb為360 380MPa，屈服強度aQ.2為280 290Mpa; 250'C時的抗拉強 度cib為300 310Mpa; 形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重《0. llmg/cm2. 24小時。實施例2: 1000公斤Mg-5Y-2Gd-l. 5Dy-0. 5 Tb-2Nd-1Sm鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0. 2 0. 5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的890公斤純鎂錠、52公斤純Y錠、20公斤純Nd 錠、20公斤純Gd錠、15公斤純Dy錠、5公斤純Tb錠和10公斤純Sm錠預熱 到260 36(TC，其中純Y錠、純Nd錠、純Gd錠、純Dy錠、純Tb錠和純Sm 錠都盛放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚 的Crl3號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值890公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 78(TC。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠、純Gd錠、純Dy錠、純Tb錠和純Sm錠連 同盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 79(TC，待 Y、 Nd、 Gd、 Dy、 Tb和Sm完全溶解後，再在該溫度下保溫30 40分鐘，使所 有合金元素都均勻分布在鎂熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造，製備成壓 力加工用的坯錠。本發明的Mg-5Y-2Gd-1.5Dy-0. 5 Tb -2Nd-lSra鎂合金經過變形加工和熱處 理後具有如下性能室溫抗拉強度(jb為415 425MPa，屈服強度cjq.2為305 325Mpa; 250。C時的抗拉強度cfb為2卯 310Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續 加載10小時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重 《0. llmg/cm2. 24 ,J、曰寸。實施例3: 1000公斤Mg-6Y-2Gd-0. 5Ho-0. 5Tm-2. 5Nd-0. 5Sm鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 460'C，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0. 2 0. 5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的890公斤純鎂錠、62公斤純Y錠、25公斤純Nd 錠、20公斤純Gd錠、5公斤純Ho錠、5公斤純Tm錠和5公斤純Sm錠預熱到 260 360°C ，其中純Y錠、純Nd錠、純Gd錠、純Ho錠、純Tm錠和純Sm錠 盛放加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚的Cr13 號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值840公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 780°C。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠、純Gd錠、純Ho錠、純Tm錠和純Sm錠連 同盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在800 81(TC，待 Y、 Nd、 Gd、 Ho、 Tm和Sm完全溶解後，再在該溫度下保溫30 40分鐘，使所 有合金元素都均勻分布在鎂熔液中；5、 鑄造成型根據鑄件重量，用熔體轉移泵將鎂合金熔液分批澆注到擠壓鑄造機中，擠壓鑄造成鑄件。本發明的Mg-6Y-2Gd-0. 5Ho-0. 5Tm-2. 5Nd-0. 5Sm鎂合金經過擠壓鑄造成型 和熱處理後具有如下性能其室溫抗拉強度CTb為370 390MPa，屈服強度(J0.2 為305 315Mpa; 250。C時的抗拉強度ab為300 320Mpa; 250'C 、 200 Mpa
應力持續加載10小時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕 性，失重《0. llmg/cm2. 24小時。實施例4: 1000公斤Mg-9. 5Y-5Er-4. 5Nd鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0. 2 0. 5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的810公斤純鎂錠、96公斤純Y錠、47公斤純Nd 錠和52公斤純Er錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd錠和純Er錠都盛 放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚的Cr13 號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值810公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 780°C。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠和純Er錠連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂 熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 79(TC，待Y、 Nd和Er完全溶解後，再在 該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具中凝固 成鑄錠。至此熔煉結束。本發明的Mg-9.5Y-5Er-4.5Nd鎂合金經過熱處理後具有如下性能室溫抗 拉強度CTb為360 380MPa，屈服強度cjo.2為280 2卯Mpa; 25(TC時的抗拉強 度cib為300 310Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續加載10小時，產生的蠕變變 形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重《0. 11mg/cra2.24小時。實施例5: 1000公斤Mg-4. 5Y-8Gd-2Nd-2Sm鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 62(TC，向熔化爐內通入保護氣體(0. 2 0. 5%sf6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的850公斤純鎂錠、46公斤純Y錠、20公斤純Nd 錠、82公斤純Gd錠和20公斤純Sm錠預熱到260 36(TC，其中純Y錠、純Nd 錠、純Gd錠和純Sm錠盛放加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加 料筐採用3mm厚的Crl3號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的O 5rara的小孔， 使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值850公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 780°C。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠、純Gd錠和純Sm錠連同盛放它們的加料筐 一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在800 81(TC，待Y、 Nd、 Gd和Sm完 全溶解後，再在該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素都均勻分布在鎂 熔液中；5、 鑄造成型根據鑄件重量，用熔體轉移泵將鎂合金熔液分批澆注到擠壓鑄造機中，擠 壓鑄造成鑄件。本發明的Mg-4.5Y-8Gd-2Nd-2Sra鎂合金經過擠壓鑄造成型和熱處理後具有 如下性能其室溫抗拉強度cjb為370 390MPa，屈服強度<j。.2為305 315Mpa; 25(TC時的抗拉強度ab為300 320Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續加載10小 時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重《 0. 11mg/cm2. 24小時。
實施例6: 1000公斤Mg-4. 5Y-5Dy-2Nd-2. 5Sm鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0. 2 0. 5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的860公斤純鎂錠、46公斤純Y錠、20公斤純Nd 錠、50公斤純Dy錠和25公斤純Sm錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd 錠、純Dy錠和純Sm錠都盛放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。 加料筐採用3mm厚的Crl3號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的①5mra的小孔， 使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值860公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 78(TC。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠、純Dy錠和純Sm錠連同盛放它們的加料筐 一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790°C，待Y、 Nd、 Dy和Sm完 全溶解後，再在該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素都均勻分布在鎂 熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造，製備成壓 力加工用的坯錠。本發明的Mg-4. 5Y-5Dy-2Nd-2. 5Sm鎂合金經過變形加工和熱處理後具有如 下性能室溫抗拉強度cjb為415 425MPa，屈服強度cyc.2為305 325Mpa; 250。C時的抗拉強度Gb為290 310Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續加載10小 時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重《 0. 11mg/cm2. 24小時。實施例7: 1000公斤Mg-4. 5Y-5Ho-3Nd鎂合金熔煉方法。1、 熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 46(TC，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0.2 0.5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的890公斤純鎂錠、46公斤純Y錠、30公斤純Nd 錠和50公斤純Ho錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd錠和純Ho錠都盛 放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚的Cr13 號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的①5mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值890公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 780°C。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠和純Ho錠連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂 熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790°C，待Y、 Nd和Ho完全溶解後，再在 該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素都均勻分布在鎂熔液中5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造，製備成壓力加工用的坯錠。本發明的Mg-4. 5Y-5Ho-3Nd鎂合金，採用擠壓/拉拔等工藝變形加工成棒 材或線材，經過熱處理後具有如下性能室溫抗拉強度cib為415 425MPa， 屈服強度cto.2為305 325Mpa; 25(TC時的抗拉強度ab為290 310Mpa; 250。C 、 200 Mpa應力持續加載IO小時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗 鹽霧腐蝕性，失重《0. 11mg/cm2. 24小時。實施例8: 1000公斤Mg-4. 5Y-5Tb-3Nd鎂合金熔煉方法。 1、熔煉準備
接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 460°C，將熔化 爐升溫到600 620°C，向熔化爐內通入保護氣體(0.2 0. 5%SF6 + N2)。2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱採用預熱爐將表面潔淨的890公斤純鎂錠、46公斤純Y錠、30公斤純Nd 錠和50公斤純Tb錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd錠和純Tb錠都盛 放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚的Cr13 號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值890公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 78(TC。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠和純Tb錠連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂 熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 79(TC，待Y、 Nd和Tb完全溶解後，再在 該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素都均勻分布在鎂熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造，製備成壓 力加工用的坯錠。本發明的Mg-4. 5Y-5Tb-3Nd鎂合金，採用軋制變形加工成板材，經過熱處 理後具有如下性能室溫抗拉強度c b為415 425MPa，屈服強度ctc.2為305 325Mpa; 25(TC時的抗拉強度(Tb為290 310Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續 加載10小時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧腐蝕性，失重 《0. 11mg/cm2. 24小時。實施例9: 1000公斤Mg-4. 5Y-5Tm-3Nd鎂合金熔煉方法。 1、熔煉準備接通預熱爐、熔化爐的電源，升溫。將預熱爐升溫到420 460。C，將熔化 爐升溫到600 62(TC，向熔化爐內通入保護氣體(0.2 0. 5%SF6 + N2)。 2、 純鎂錠、純Y錠和純Nd錠等合金元素錠預熱釆用預熱爐將表面潔淨的890公斤純鎂錠、46公斤純Y錠、30公斤純Nd 錠和50公斤純Tm錠預熱到260 360°C ，其中純Y錠、純Nd錠和純Tm錠都盛 放在加料筐中，連同加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐採用3mm厚的Cr13 號鋼板加工製成，在鋼板上鑽出大量的①5mm的小孔，使之成篩子狀。3、 純鎂錠熔化首先加入80 90公斤表面潔淨的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護下完 全熔化，然後分批將預熱到設定溫度的純鎂錠加入到熔化爐中。第l次加入約 25 40公斤，具體加入量以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；待完全熔化後再加入 第2批預熱鎂錠，加入量仍然以鎂錠完全淹沒在鎂液中為準；如此反覆，直至 鎂錠加入量達到預定值890公斤，完全熔化後，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清 理乾淨，將溫度控制在760 780°C。4、 合金化將預熱後的純Y錠、純Nd錠和純Tm錠連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂 熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790°C，待Y、 Nd和Tm完全溶解後，再在 該溫度下保溫30 40分鐘，使所有合金元素都均勻分布在鎂熔液中；5、 澆注用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造，製備成壓 力加工用的坯錠。本發明的Mg-4.5Y-5Tm-3Nd鎂合金，採用擠壓變形加工成管材、型材、棒 材，經過熱處理後具有如下性能室溫抗拉強度(Jb為415 425MPa，屈服強 度Go.2為305 325Mpa; 250°C時的抗拉強度ob為290 310Mpa; 250°C、 200 Mpa應力持續加載IO小時，產生的蠕變變形小於0.2%;中性鹽霧實驗抗鹽霧 腐蝕性，失重《0. 11mg/cm^24小時。
權利要求
1、一種高強度的耐熱鎂合金，其特徵在於該鎂合金的成份含量為Y的含量為4.5～10wt％，Gd的含量為0～8wt％，Dy的含量為0～5wt％，Tb的含量為0～5wt％，Ho的含量為0～5wt％，Er的含量為0～5wt％，Tm的含量為0～5wt％，Nd的含量為2～4.5wt％，Sm的含量為0～3.5wt％，其餘為Mg。
2、 根據權利要求1所述的高強度的耐熱鎂合金，其特徵在於所述的Y 的含量為5 7wt%， Gd的含量為l 5wt%。
3、 根據權利要求1或2所述的高強度的耐熱鎂合金，其特徵在於所述 的Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm的總含量為2. 5 10wt%。
4、 根據權利要求3所述的高強度的耐熱鎂合金 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm的總含量為3 8wt%。
5、 根據權利要求4所述的高強度的耐熱鎂合金 Sm的總含量為2. 2 4. 5wt%。
6、 根據權利要求5所述的高強度的耐熱鎂合金 Sm的總含量為2. 6 3. 8wt%。
7、 根據權利要求5或6所述的高強度的耐熱鎂合金，其特徵在於所述 的Nd的含量為2 3. 2wt%。
8、 一種權利要求1所述的鎂合金的熔煉方法，其特徵在於該方法包括下述步驟(1) 、按權利要求1所述的鎂合金的成份的重量百分比進行備料；(2) 、將預熱爐升溫到160 660°C，並將熔化爐升溫到500 800°C，且 向熔化爐通入保護氣體；(3) 、在預熱爐中，將純鎂錠預熱到100 600°C，同時將純Y錠和純Nd 錠，以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm、 Sra的純金屬錠或它們的合金錠預熱到100 500 °C;(4) 、在己經預熱的熔化爐中進行純鎂錠的熔煉，首先將佔1熔化爐的 熔化重量l/2 l/20的預熱純鎂錠加入熔化爐中，使其在保護氣體的保護下完 全熔化，然後將其餘的預熱純鎂錠分批加入到熔化爐中，待前一批預熱純鎂錠 熔化後，再加入下一批預熱鎂錠，每批加入量以純鎂錠完全淹沒在鎂熔液中為 準；如此重複進行，直至純鎂錠加入量達到預定值，完全熔化後，將熔液表面，其特徵在於所述的Gd、 ，其特徵在於所述的Nd、 ，其特徵在於所述的Nd、 的浮渣清理乾淨，將溫度控制在680 86CTC;(5) 、將預熱後的純Y錠、純Nd錠，以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tra、 Sm 的純金屬錠或它們的合金錠，連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，加料 筐為低碳鋼或高鉻鋼製成，其上密布著大量的小孔，便於Y、 Nd以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm、 Sra元素金屬的溶解和擴散；(6) 、將鎂熔液溫度控制在720 860°C，待Y、 Nd以及Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er、 Tm、 Sm元素金屬完全溶解後，再在750 86(TC保溫10 60分鐘，使所有 合金元素均勻分布在鎂熔液中；(7) 、最後，將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具或者砂 型鑄造模具中凝固成鑄錠或鑄件；或者將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行連 續或半連續鑄造，然後採用軋制/擠壓/拉拔/鍛造等工藝變形加工成板材、管 材、型材、棒材、線材以及各種鍛件；或者將鎂合金熔液根據鑄件重量分批澆 注到擠壓鑄造機或壓鑄機中，擠壓鑄造或壓鑄成鑄件。
9、根據權利要求8所述的鎂合金的熔煉方法，其特徵在於所述的保護 氣體為含有0.2 0.5體積。/。SF6的N2。
全文摘要
一種高強度的耐熱鎂合金，其成份含量為Y為4.5～10wt％，Gd為0～8wt％，Dy為0～5wt％，Tb為0～5wt％，Ho為0～5wt％，Er為0～5wt％，Tm為0～5wt％，Nd為2～4.5wt％，Sm為0～3.5wt％，其餘為Mg。其方法包括(1)備料；(2)預熱爐、熔化爐升溫；(3)預熱原料的金屬錠或它們的合金錠；(4)分批熔化預熱後的純鎂錠；(5)將預熱後的其他的純金屬錠或它們的合金錠沒入鎂熔液中熔化；(6)保溫，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；(7)將鎂合金熔液澆注成鑄錠或鑄件；或者進行連續或半連續鑄造；或者進行擠壓鑄造或壓鑄成鑄件。本發明的鎂合金能滿足較高力學性能和高溫抗蠕變性能的要求，具有比現有鎂合金高得多的抗腐蝕性能。
文檔編號C22C1/02GK101130842SQ20061011262
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月25日 優先權日2006年8月25日
發明者奎 張, 李興剛, 李永軍, 熊柏青, 米緒軍 申請人:北京有色金屬研究總院