一種鎂鋁合金及其加工工藝的製作方法
2023-05-09 06:02:26
一種鎂鋁合金及其加工工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鎂鋁合金及其加工工藝，屬於金屬材料【技術領域】，其含有下述重量百分含量的組分：鎂15-20％、矽3.3-8.2％、鐵0.02-0.15％、鈦0.2-0.5％、銅0.5-1.5％、錳1.5-2.3％、鋅0.15-0.22％、碳0.21-0.34％以及鉛0.11-0.15％，其餘為鋁。加工工藝為：先將鋁、鎂和矽加熱熔化，接著將銅、錳和鉛加入到熔體中，將獲得的混合熔體升溫至一定溫度後加入鐵、鈦、鋅以及碳，然後調節溫度後使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。該產品成分穩定，品質優良，不會產生偏析，組織更加均勻，而且具有較高的耐腐蝕性和耐磨性能。
【專利說明】一種鎂鋁合金及其加工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料【技術領域】，具體來說，涉及一種鎂鋁合金及其加工工藝。
【背景技術】
[0002]鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，純鋁的密度小，僅為鐵的I/3，熔點低。鋁是面心立方結構，具有很高的塑性，易於加工，可製成各種型材、板材，抗腐蝕性能好；但是純鋁的強度很低，不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗，人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁，這就得到了一系列的鎂鋁合金。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度，成為理想的結構材料，廣泛用於機械製造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金製造，以減輕自重。採用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結構重量可減輕50 %以上。但是，採用傳統方法加工出來的鎂鋁合金，由於受材料以及加工方法的限制，在加工過程中容易出現斷裂、皺紋、疲勞等缺陷，成品率較低，導致了材料的浪費。同時，生產效率較低，增加了勞動強度，增加了生產成本。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本發明的目的是提供一種鎂鋁合金及其加工工藝，以解決傳統鋁合金的組分不合理以及加工方法不佳，導致加工出來的材料性能較差，在加工過程中容易出現斷裂、皺紋、疲勞等缺陷而存在的不足。
[0004]本發明通過以下技術方案解決上述技術問題:
[0005]一種鎂銷合金，含有下述重量百分含量的組分:鎂15-20 %、娃3.3-8.2 %、鐵0.02-0.15%、鈦 0.2-0.5%、銅 0.5-1.5% Jt 1.5-2.3%、鋅 0.15-0.22%、碳 0.21-0.34%以及鉛0.11-0.15%，其餘為鋁。
[0006]優選地，所述鎂鋁合金含有下述重量百分含量的組分:鎂16-19%、矽4-7%、鐵0.05-0.1%、鈦0.3-0.4%、銅 0.7-1.3%、錳 1.7-2.2%、鋅 0.16-0.2%、碳0.25-0.3% 以及鉛0.12-0.14%，其餘為鋁。
[0007]更優選地，所述鎂鋁合金含有下述重量百分含量的組分:鎂17%、矽5 %、鐵0.08%、鈦0.35%、銅1%、錳2%、鋅0.18%、碳0.28%以及鉛0.13%，其餘為鋁。
[0008]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0009](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到780_800°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌4-8min，獲得混合熔體；
[0010](2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1100-1180°c，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持10-15min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1000-1100oC，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.5-lMPa，合金液的流量為3-3.5kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0011]所述步驟(I)中，還可以將混合熔體溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉16-18min，並除去液面浮渣。
[0012]所述步驟⑵中，將混合熔體送入中頻爐中，升溫至1150°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持13min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1060 °C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.8MPa，合金液的流量為3.2kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0013]本發明的有益效果在於:傳統的鎂鋁合金中，鎂和矽的含量均較低，導致生產的鎂鋁合金性能欠佳，本發明通過將鎂的含量控制在15-20%，矽的含量控制在3.3-8.2%,並且在鋁合金中添加銅、碳、錳、鋅、鈦等元素，使得產品成分穩定，品質優良，不會產生偏析，組織更加均勻，而且可以提高合金的耐腐蝕性和耐磨性能。傳統的鎂鋁合金加工方法通常將製備合金錠的溫度控制在700-800 °C，加工出的鎂鋁合金晶粒粗大，抗拉強度較低，本發明通過將將鎂、矽和鋁的混合熔體在1100-1180°C的高溫條件下處理，接著調節溫度為1000-110(TC採用噴射成型技術製備鋁合金，使得生產的鎂鋁合金具有抗拉強度高、硬度高、耐腐蝕性強以及耐磨性能好等優點。
【具體實施方式】
[0014]為了方便本領域的技術人員理解，下面將結合實施例對本發明做進一步的描述。實施例僅僅是對該發明的舉例說明，不是對本發明的限定，實施例中未作具體說明的步驟均是已有技術，在此不做詳細描述。
[0015]實施例一
[0016]—種鎂銷合金，含有下述重量百分含量的組分:鎂15%、娃3.3%、鐵0.02%、鈦0.2%、銅0.5%、錳L 5%、鋅0.15%、碳0.21%以及鉛0.11%，其餘為鋁。
[0017]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0018](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到780°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌8min，接著將溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉16min，並除去液面浮渣，獲得混合熔體；
[0019](2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1100°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持15min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1000 °C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.5MPa，合金液的流量為3kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0020]實施例二
[0021]一種鎂鋁合金，其含有下述重量百分含量的組分:鎂16%、矽4%、鐵0.05%、鈦0.3%、銅0.7%、錳1.7%、鋅0.16%、碳0.25%以及鉛0.12%，其餘為鋁。
[0022]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0023](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到800°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌4min，接著將溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉16-18min，並除去液面浮渣，獲得混合熔體；
[0024](2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1180°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持lOmin，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1100 °C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為IMPa，合金液的流量為3.5kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0025]實施例三
[0026]—種鎂銷合金，含有下述重量百分含量的組分:鎂20%、娃8.2%、鐵0.15%、鈦0.5%、銅1.5%、錳2.3%、鋅0.22%、碳0.34%以及鉛0.15%，其餘為鋁。
[0027]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0028](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到785°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌5min，接著將溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉17min，並除去液面浮渣，獲得混合熔體；
[0029](2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1120°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持12min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1050 °C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.6MPa，合金液的流量為3.2kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0030]實施例四
[0031]一種鎂鋁合金，其含有下述重量百分含量的組分:鎂19%、矽7%、鐵0.1%、鈦0.4%、銅1.3%、錳2.2%、鋅0.2%、碳0.3%以及鉛0.14%，其餘為鋁。
[0032]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0033](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到795°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌7min，接著將溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉18min，並除去液面浮渣，獲得混合熔體；
[0034](2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1160°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持14min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1060 °C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.9MPa，合金液的流量為3kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
[0035]實施例五
[0036]一種鎂鋁合金，其含有下述重量百分含量的組分:鎂17%、矽5%、鐵0.08%、鈦0.35%、銅1%、錳2%、鋅0.18%、碳0.28%以及鉛0.13%，其餘為鋁。
[0037]所述鎂鋁合金的加工工藝為:
[0038](I)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到790°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌6min，接著將溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉17min，並除去液面浮渣，獲得混合熔體；
[0039](2)將混合熔體送入中頻爐中，升溫至1150°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持13min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1060°C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.8MPa，合金液的流量為3.2kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
【權利要求】
1.一種鎂鋁合金，其特徵在於，含有下述重量百分含量的組分:鎂15-20%、矽3.3-8.2%、鐵0.02-0.15%、鈦0.2-0.5%、銅0.5-1.5%、錳 1.5-2.3%、鋅0.15-0.22%、碳0.21-0.34% 以及鉛 0.11-0.15%，其餘為鋁。
2.如權利要求1所述的鎂鋁合金，其特徵在於，所述鎂鋁合金含有下述重量百分含量的組分:鎂 16-19%、矽 4-7%、鐵 0.05-0.1%、鈦 0.3_0.4%、銅 0.7-1.3%、錳 1.7_2.2%、鋅 0.16-0.2%、碳 0.25-0.3% 以及鉛 0.12-0.14%，其餘為鋁。
3.如權利要求1所述的鎂鋁合金，其特徵在於，所述鎂鋁合金含有下述重量百分含量的組分:鎂17%、矽5%、鐵0.08%、鈦0.35%、銅1%、錳2%、鋅0.18%、碳0.28%以及鉛0.13%，其餘為鋁。
4.如權利要求1-3任意一項所述的鎂鋁合金，其特徵在於，所述鎂鋁合金的加工工藝為: (1)將鋁、鎂和矽投入到熔煉爐中，加熱到780-800°C，使其熔化為熔體，接著用氣體載體將銅、錳和鉛加入到熔體中，保持恆溫攪拌4-8min，獲得混合熔體； (2)將混合熔體送入中頻爐中，在充滿氮氣的環境中升溫至1100-1180°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持10-15min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1000-1100oC，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.5-lMPa，合金液的流量為3-3.5kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
5.如權利要求4所述的鎂鋁合金的加工工藝，其特徵在於，所述步驟(I)中，還可以將混合熔體溫度調整至770°C，對熔煉爐中吹氬氣對混合熔體精煉16-18min，並除去液面浮渣。
6.如權利要求4所述的鎂鋁合金的加工工藝，其特徵在於，所述步驟(2)中，將混合熔體送入中頻爐中，升溫至1150°C，加入鐵、鈦、鋅以及碳，保持13min，然後將物料送入噴射成型設備中，調節合金液的溫度為1060°C，使合金液流入霧化器，用高壓氬氣霧化後沉積在基板上，形成合金錠，霧化過程中控制霧化壓力為0.8MPa，合金液的流量為3.2kg/min，將合金錠冷卻至常溫後，獲得鎂鋁合金成品。
【文檔編號】C22C1/02GK104451286SQ201410722708
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】高義根 申請人:綏陽縣耐環鋁業有限公司