CN1431328A

CN1431328A - 耐热轻金属镁合金

Info

Publication number: CN1431328A
Application number: CN 03112768
Authority: CN
Inventors: 孙扬善; 闵学刚; 薛烽; 杜温文
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: CN1190511C

Abstract

本发明公开了一种耐热轻金属镁合金，包括硅，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1～3.0％，硅：0.2％～2.0％，其余为镁。铝是合金中主要强化元素，它通过固溶强化和与镁形成β相(Mg₁₇Al₁₂)的沉淀强化，提高合金的室温强度。此外，铝的加入还提高了合金的铸造工艺性能，使本发明适合于批量生产。2)锌也是合金中的强化元素。虽然它的强化效果不如铝，但是它的加入能改善合金的塑性。3)钙是本发明中用于提高合金耐热性能的元素，加入少量的钙可以提高合金中β相的热稳定性，同时也能大幅度细化合金的显微组织，从而提高合金在高温(100－200℃)下的综合力学性能。4)硅是本发明用于提高合金耐热性能的元素，硅加入后能与镁形成Mg₂Si，该化合物都有利合金高温强度和抗蠕变性能的改善。

Description

耐热轻金属镁合金

一、技术领域

本发明涉及一种轻金属合金材料，尤其是涉及一种耐热轻金属镁合金。

二、背景技术

镁合金的密度(比重)小，比刚度和比强度高，是工业材料中最轻的金属结构材料。近年来由于汽车和电子工业上采用了镁合金结构件，使镁合金的应用得到推广。然而与铝合金相比，镁合金的应用还有很大的差距，其原因之一是缺乏足够的高温强度。当环境温度超过120℃后，一般镁合金的强度迅速下降，使之无法在许多工业产品和设备上推广应用。虽然在20世纪中期以后出现了一些主要用于航空工业的耐热镁合金，但是这些合金都难以在一般民用工业中推广应用。这主要是因为这些合金中都含有较高比例的贵重元素(如钕、钍、钇等)，致使合金的成本不能为一般工业产品所接受。此外，这些航空用的镁合金工艺性能都不理想，不适合大规模批量生产，因而也限制了它们的推广应用。

三、技术内容

技术问题本发明提供一种适合于批量生产的耐热轻金属镁合金，该合金具有成本低、强度高的优点。

技术方案一种耐热轻金属镁合金，包括铝、锌、锰、钙和镁，其配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1％～3.0％，其余为镁。

有益效果 1)铝是合金中主要强化元素，它通过固溶强化和与镁形成β相(Mg₁₇Al₁₂)的沉淀强化，提高合金的室温强度。此外，铝的加入还提高了合金的铸造工艺性能，使本发明适合于批量生产。2)锌也是合金中的强化元素。虽然它的强化效果不如铝，但是它的加入能改善合金的塑性。3)钙是本发明中用于提高合金耐热性能的元素，加入少量的钙可以提高合金中β相的热稳定性，同时也能大幅度细化合金的显微组织，从而提高合金在高温(100-200℃)下的综合力学性能。4)硅是本发明用于提高合金耐热性能的元素，硅加入后能与镁形成Mg₂Si，该化合物都有利合金高温强度和抗蠕变性能的改善。在本发明中，在其它元素含量完全相同的情况下，加入0.5％-1.0％硅可以将合金在150℃～250℃下的抗蠕变性能提高4倍。在钙和硅的共同作用下，本发明的合金在120-200℃具有强度高、抗蠕变性能好等性能特征。与航空工业用的耐热镁合金不同，本发明的合金中不含钕、钍、钇等贵重金属元素，故成本低。5)锰的作用主要是提高合金的耐腐蚀性能。锰在合金溶炼过程中能与合金中的杂质元素(如铁)形成化合物，沉淀到坩锅底部，从而消除铁杂质对合金耐腐蚀性能的有害作用。

四、附图说明

图1是本发明实施例7的室温力学性能。

图2是本发明实施例7的高温力学性能。AZ91是一种标准牌号的镁合金，图中的该AZ91的数据是在同样条件下制备的试样，并在同样测试条件下获得的数据。

图3是本发明实施例7的高温抗蠕变性能。AZ91是一种标准牌号的镁合金，图中的该AZ91的数据是在同样条件下制备的试样，并在同样测试条件下获得的数据。

图4是本发明中含硅合金实施例7的铸态金相组织。

图5是实施例7在200℃，50MPa条件下的蠕变曲线。

图6是实施例7在150℃，70MPa条件下的蠕变曲线。

五、具体实施方案

实施例1 一种耐热轻金属镁合金，包括铝、锌、锰、钙和镁，其配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1％～3.0％，其余为镁。

实施例2 一种耐热轻金属镁合金，包括铝、锌、锰、钙、镁和硅，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1％～3.0％，硅：0.2％～2.0％，其余为镁。

实施例3 一种耐热轻金属镁合金，由铝、锌、锰、钙、镁和硅组成，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：10％，锌：0.2％，锰：0.12％，钙：2.0％，硅：0.2％，镁余量。

实施例4 一种耐热轻金属镁合金，由铝、锌、锰、钙、镁和硅组成，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：8％，锌：0.7％，锰：0.3％，钙：0.3％，硅：0.6％，镁余量。

实施例5 一种耐热轻金属镁合金，由铝、锌、锰、钙、镁和硅组成，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：6％，锌：1.2％，锰：0.45％，钙：1.5％，硅：1.0％，镁余量。

实施例6 一种耐热轻金属镁合金，由铝、锌、锰、钙、镁和硅组成，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：4％，锌：2％，锰：0.6％，钙：0.1％，硅：2.0％，镁余量。

实施例7 一种耐热轻金属镁合金，由铝、锌、锰、钙、镁和硅组成，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：9％，锌：1.0％，锰：0.2％，钙：0.3％，硅：0.7％，杂质≤0.5，镁余量。

本发明可以在用以下工艺来制备：

1)在熔炼合金前先要制备镁钙中间合金。将纯镁锭置于坩锅中，升温加热，直至镁锭完全熔化。然后加入纯钙(制备镁钙中间合金)，并通入保护气体。待钙完全熔化后，将熔液倒入金属型中，即可得镁钙中间合金。

2)熔炼合金时先将纯镁、锌、铝锰中间合金(可从市场购得)、铝硅中间合金(可从市场购得)放入坩锅，并通入保护气体。等加入的炉料完全熔化以后，加入用上述方法自制的镁钙中间合金，并继续通保护气体。中间合金熔化后，可按常规的铸造工艺获得本发明的耐热镁合金铸件或铸锭。

Claims

1、一种耐热轻金属镁合金，其特征在于包括铝、锌、锰、钙和镁，其配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1％～3.0％，其余为镁。

2、根据权利要求1所述的耐热轻金属镁合金，其特征在于包括硅，硅与其它组份的配比(重量百分比)为：铝：4％～10％，锌：0.2％～2％，锰：0.1％～0.6％，钙：0.1％～3.0％，硅：0.2％～2.0％，其余为镁。