专利名称：一种高性能镁合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能镁合金的制备方法，属有色金属合金生产工艺和制备方法的技术领域。
背景技术：
在有色金属合金中，镁合金是最轻的金属合金之一，镁合金的化学成分、组织结构、机械性能有很多优点，密度低、比重小、比强度、比刚度高，阻尼性、导电导热性、切削加工性好，电磁屏蔽能力强，易于加工成型，易于回收，同样体积的镁合金比铝合金轻36％，比锌合金轻73％，广泛用于航空、电子、机械、汽车、电信等技术领域。
镁合金虽然有很多优良的性能，但在实际应用中，也暴露出一些缺陷和性能上的不足，例如它的强度低，塑性差，耐腐蚀性差等，因此镁及镁合金作为结构用金属材料，在很多技术领域受到限制，例如不能替代强度、硬度好的钢质材料，为扩大镁合金的应用范围，必须提高镁合金的强度、韧性和耐腐蚀性。
由于镁及镁合金的独特化学、物理性能，在制备和熔炼过程中，镁元素极易燃烧和蒸发，而且容易氧化，在普通的熔炼条件下，镁合金基体内存在很多夹杂物，例如碳氧化合物，晶粒尺寸大，屈服强度低，韧性差，这不仅给高性能镁合金的熔炼制备带来了很多困难，而且也极大的影响了镁合金的物理化学及机械性能。
发明内容
发明目的本发明的目的就是针对背景技术的不足，采用一种新的熔炼技术和制备方法，抑制镁元素在熔炼过程中的燃烧和蒸发，脱除熔炼中镁合金的夹杂物，降低晶粒尺寸，大幅度提高镁合金的物理和机械性能，增强镁合金的强度、韧性。
技术方案本发明是由下列金属元素按镁合金配比要求精炼而成，其材料组合是以克、毫升、厘米3为计量单位镁Mg2650g±100g 固态块体铝Al280g±10g 固态块体锌Zn21g±5g 固态块体锰Mn4g±1g固态粉体镧La30g±3g 固态粉体丙酮1000ml±5ml 液态液体氩气Ar 100000cm3±1000cm3气态气体本发明的制备工艺方法如下(1)精选化学物质原料对制备所需的化学物质原料及辅助材料，要进行精选，并进行纯度含量控制镁Mg99.9％铝Al99.9％锌Zn99.9％锰Mn99.9％镧La99.9％丙酮99.1％氩气99.2％(2)块体材料预切制对制备使用的块体材料镁、铝、锌块体进行预切制，成易于添加的小块体，块体尺寸为≤35×65×65mm(3)预制成型模具对精炼、浇铸所需的成型模具进行预制模具形状开合式山字形，中间为浇铸口，模体为不锈钢；(4)精炼镁合金①.精炼镁合金是在镁合金熔炼炉中进行的，熔炼炉为立式结构，主要由工作台、炉体、炉架、加热器、加料口、观察窗、真空泵、氩气输入机构、水循环冷却机构、电阻柜、电控柜、熔炼坩埚、模具盘、炉盖提升机构、搅拌器组成；②.清理、清洗熔炼炉腔；打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min；用丙酮1000ml±5ml刷洗炉盖与炉体边缘、观察窗、加料仓口的密封处，使其清洁，密封良好；③.清理清洗熔炼坩埚用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，抽吸时间为3min±1min；用专用金属刷铲，清除坩埚内残留物，使坩埚内表面光洁；④.预热模具将开合式山字形模具预热，预热温度为300℃±10℃，预热时间为30min±5min；⑤.装料将镁2650g、铝260g、锌21g块体、锰粉4g置于熔炼坩埚内；将镧粉30g置于重20g的加镧铝壳内，放入熔炼炉加料仓口内；⑥.开启水循环冷却机构关闭炉体、炉盖，开启旋片泵、罗茨泵、油扩散泵与水流管路的连接阀，水流循环冷却开始；⑦.熔炼炉抽真空关闭熔炼炉，使其密闭；开启旋片泵、罗茨泵与低真空阀，抽出炉内空气，当炉内压强值达到10Pa以下时，关闭罗茨泵与低真空阀，打开油扩散泵与高真空阀，接续抽取高真空，当炉内压强值达到10-3Pa时，关闭旋片泵、油扩散泵与高真空阀；⑧.向熔炼炉输入氩气开启氩气泵、氩气阀、氩气流量计，向熔炼炉内输入惰性气体——氩气，输入速度为10000cm3/min，输入时间为6min±1min，当熔炼炉内压强值达到150Pa时，关闭氩气泵；⑨.熔炼开始开启加热器，使坩埚温度升温至720℃±5℃，升温速度为10℃/min，升温时间为70min±15min；坩埚内的镁、铝、锌、锰开始熔化，由固态转换为液态；⑩.添加中间合金稀土元素--镧将盛有30g镧粉、重20g的加镧铝壳通过加料仓口，快速加入至熔炼坩埚内，加入时间为0.5min±0.2min；加入后，用搅拌器对坩埚内的熔液进行搅拌，搅拌时间为1min±0.5min；使其熔解，成镁铝锌锰镧合金熔液；观察窗观察熔炼状况、加入镧后的混合熔液情况；_.镁铝锌锰镧合金熔液静置当稀土元素--镧添加完毕后，在720℃±5℃状态下，静置5-10min；镁铝锌锰镧合金熔液熔炼过程中将发生化学反应，反应式如下
Mn可以降低有害元素Fe在合金中的固溶度，故Mn沉淀于坩埚底部，不参与化学反应；式中，MgO-氧化镁La2O3-三氧化二镧Fe-铁_.降温镁铝锌锰镧合金熔液静置后开始降温，调节电阻炉输入功率，使镁铝锌锰镧合金熔液温度由720℃±5℃降至680℃±5℃；_.浇铸合金将熔炼坩埚对准模具浇铸口，并做倾斜，坩埚由垂直状态逐渐倾斜至水平状态以下；坩埚内的合金熔液，缓慢倒入设有陶瓷氧化锆滤网的模具浇铸口内，当模具腔内注满合金熔液时，停止浇铸；观察窗观察浇铸状态；_.随炉自然冷却浇铸完成后，关闭加热器，停止加热；熔炼炉内温度由720℃±5℃逐渐降温冷却，冷却速度为15℃/min，冷却至100℃±5℃；_.取出铸件当炉内温度降至≤100℃±5℃时，关闭水循环冷却机构；取出浇铸模具及铸件；_.铸件冷却脱模铸件取出后，将其埋入细砂中继续自然冷却至30℃±3℃；铸件热胀冷却后，开启模架，铸件脱模，取出铸件；(5)切割成型对精铸脱模后的铸件进行切割，切割成Ф35×200mm的圆柱棒形三支；(6)精车圆柱棒将Ф35×200mm三支精铸切割的圆柱棒分别进行精车，外圆、端面粗糙度Ra0.032-0.064μm；(7)抛光圆柱棒将镁合金棒置于抛光机上，对镁合金外圆、端面分别进行机械抛光，外圆、端面表面粗糙度Ra 0.016-0.032μm；(8)检测、分析、表征①.对精炼加工成型的镁合金棒外观、色泽、形貌、尺寸、气孔、裂纹、冷隔、熔渣、斑痕进行检测；②.对镁合金棒中的镁铝锌锰镧的化学成分、含量值进行检测；③.对镁合金棒的抗拉强度、屈服强度、韧性、冲击功、延伸率等机械性能进行检测；④.对镁合金棒的内部杂质、夹杂物碳氧元素进行检测；⑤.对镁合金棒的内部晶粒尺寸进行检测、衍射强度分析；⑥.对镁合金棒的纵横切面进行金相分析；
(9)包装存储对制备成型的镁合金棒用软质材料进行包装，防止碰撞、冲击损坏；存储于阴凉干燥环境中，温度为20℃±3℃，相对湿度≤40％，要防水、防潮、防强碱侵蚀。
所述的高性能镁合金的精炼制备是在熔炼炉中、水循环冷却下进行的，熔炼温度从20℃±3℃升温，升温速度为10℃/min，升温时间为70min±15min，升温至720℃±5℃，在此温度恒温、保持、静置5-10min，在此温度添加稀土元素-镧，然后降温至680℃±5℃，此温度为浇铸温度，浇铸完成后开始降温，降温速度为15℃/min，降温至100℃±5℃，开启熔炼炉，关闭水循环冷却，取出铸件，埋入细砂中自然冷却至20℃±3℃。
所述的高性能镁合金的熔炼是以镁铝锌锰为原料、以稀土元素-镧为添加剂、以丙酮为熔炼炉清洗剂、以惰性气体---氩气为保护气体，以循环水为熔炼时的冷却剂。
所述的高性能镁合金的熔炼，是在惰性气体——氩气的全程保护下进行的，氩气输入速度为10000cm3/min，输入时间为6min±1min，输入总量为60000cm3±1000cm3，氩气输入后，熔炼炉内压强值恒定在150Pa±10Pa。
所述的高性能镁合金的熔炼，是在熔炼炉的坩埚中进行的，熔炼后浇铸要进行过滤，将陶瓷氧化锆滤网置于浇铸模具的浇铸口上，滤网孔隙率≥85％，在浇铸镁合金熔液过程中完成过滤。
所述的浇铸模具为开合式山字形，浇铸模具40中间内部为浇铸口41，浇铸口41上设有陶瓷氧化锆滤网37，浇铸口41左侧为镁棒芯腔42、右侧为镁棒芯腔43，浇铸模具40外左侧为开合架44、45，并由螺栓48、49开合固定，浇铸模具40右侧为开合架46、47，分别由螺栓50、51开合固定，浇铸口41、镁棒芯腔42、43底部互相连通。
所述的稀土元素---镧粉的添加，是用重20g的加镧铝壳密封后，在熔炼炉的加料仓口内快速添加完成的，添加时间为0.5min±0.2min，添加后铝壳与镧粉一起在坩埚内熔化，与坩埚内的镁、铝、锌、锰混合熔炼后成镁、铝、锌、锰、镧合金熔液。
有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是以镁、铝、锌、锰为原料，以稀土元素-镧为晶粒细化添加剂，在真空熔炼炉中，在氩气全程保护下，在水循环冷却下，精炼、浇铸成型镁合金棒，经切削成型、机械抛光、组织细化，制成了高性能镁合金棒，脱除了镁合金中的有害物质，使镁合金的强度、韧性得到了大幅度提高，其抗拉强度可提高62.5％，延伸率可提高8倍，合金内部组织致密性增强，机械性能稳定优良，本制备方法工艺流程短、污染环境小、机械性能高，重力铸造条件下，其抗拉强度可提高至260MPa，金相组织致密均匀，平均晶粒尺寸≤40μm，是理想的高性能镁合金的制备方法。
图1为制备工艺流程2为精炼炉主视3为精炼炉俯视4为精炼炉侧视5为去掉炉盖的熔炼炉俯视6为坩埚与模具转盘位置状态7为浇铸模具主视8为浇铸模具俯视9为浇铸模具侧视10为图8的A-A剖面11为加镧铝壳结构12为图11的C-C剖面13为熔炼温度与时间坐标关系14为镁合金棒主视15为图12的B-B剖面16为镁合金组织晶粒衍射强度状态17为镁合金棒横截面放大200倍金相18为稀土元素-镧不同添加量影响镁合金性能指标变化表图中所示，代号清单如下1炉体，2炉盖，3电控柜，4电阻柜，5仪表盘，6搅拌器，7炉盖拉伸杆，8观察窗，9观察窗，10坩埚，11倾动拉杆，12坩埚倾动电机，13模具盘，14高真空油扩散泵，15罗茨泵，16旋片泵，17水循环机构，18氩气瓶，19氩气管，20加料仓口，21工作台，22台梯，23模具电机，24水冷管，25水冷管，26外炉壁，27内炉壁，28水循环冷却箱，29坩埚座，30坩埚浇口，31水冷管，32炉腔，33坩埚浇口，34加镧铝壳，35加镧铝壳堵，36加镧铝壳腔，37陶瓷氧化锆滤网，38炉底，39高真空阀，40浇铸模具，41浇铸模具口，42镁棒芯腔，43镁棒芯腔，44开合架，45开合架，46开合架，47开合架，48螺栓，49螺栓，50螺栓，51螺栓，52低真空阀。
实施方式以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为制备工艺流程图，要严格按照制备工艺进行，按序操作。
制备所需的化学物质配比是经科学计算设置的，以克、毫升、厘米3为计量单位，当工业化制取时，可按镁合金的要求进行调整确定。
所需化学物质的纯度、元素含量要严格控制，以免影响镁合金的性能，防止生成副产物，块体材料熔炼时需按坩埚大小进行预切割，便于熔炼添加。
熔炼镁合金的电阻炉要进行清理，用吸尘器抽吸、丙酮清洗密封处。
炉腔要先抽取真空，然后再输入氩气，用高真空油扩散泵14、罗茨泵15、旋片泵16由高到低依次抽真空，使炉腔内压强值为10-3Pa时，停止抽真空，然后开始输入氩气，通过氩气瓶18、氩气管19进行输入，输入速度10000cm3/min，输入时间6min，氩气输入总量为60000cm3，当炉内压强值升至150Pa时，关闭氩气瓶，停止输氩气。
坩埚内原料要按量装入块体，严格控制。
镧粉要装入用纯铝做成的加镧铝壳中，以方便熔炼时快速加入，加镧铝壳34内部为加镧铝壳腔36，外部为加镧铝壳堵35，加镧铝壳34、加镧铝壳堵35的重量和为20g，包含在铝元素的总重量内，添加镧后一起在坩埚内熔化。
熔炼炉内的温度由电阻柜4控制，由20℃±3℃开始升温，升温速度10℃/min，当温度升至720℃时，原料块体已全部熔化，由加料仓口20加入盛有镧粉30g的加镧铝壳34，然后用搅拌器6进行搅拌。
搅拌过后要在720℃±5℃温度静置5-10min，炉内的化学物质镁、铝、锌、锰、镧，在高温下，在惰性气体氩气保护下，将发生化学反应。
高性能镁合金熔炼使用的化学物质原料也可使用牌号为AZ91的镁合金锭作原料，AZ91镁合金锭内含镁90％、铝9％、锌0.7％，其它元素0.3％，由于AZ91的元素比是固定的，故必须根据镁的蒸发率调节镁元素的量，故在专门需要时使用。
熔炼静置5-10min后开始降温，由720℃±5℃降至680℃±5℃时，开始浇铸，开启坩埚倾动电机12，倾动拉杆11拉动坩埚10向模具方向倾斜，坩埚由垂直状态倾斜至水平状态以下，对准模具盘13上的模具40的模具浇口41、陶瓷氧化锆滤网37，开始浇铸镁合金熔液，浇铸过程中，陶瓷氧化锆滤网37对熔液进行过滤，浇铸过程中，开启模具旋转电机23，带动模具盘13、模具40转动，使熔液在模具内均匀，防止元素沉淀出现气泡，转动速度10转/min。
浇铸后，关闭加热器，继续在水循环冷却下，在氩气保护下，自然冷却，由680℃±5℃冷却至100℃±5℃。
水循环冷却是由水循环冷却机构17、水冷管31完成的，炉体1、炉盖2及炉底38为双层内外壁结构，中间为水冷腔28，水冷管31连接水冷腔28，使炉体1、炉盖2及炉底38全程处于水循环冷却下。
当随炉自然冷却至100℃±5℃时，关闭水冷却机构17，打开炉盖2，取出模具40，将模具40整体埋入细砂中，继续自然冷却。当冷却至30℃±3℃时，取出模具，打开模具40的开合架44、45、46、47，铸件脱模，取出铸锭，铸锭为山字形。
山字形铸锭机械切割成Ф35×200mm的镁合金棒三支，由于浇铸口41下部有有害元素沉淀，内部组织不均匀，故不使用。
切割后的镁合金棒要精车成圆柱棒形，然后进行抛光，表面粗糙度为Ra0.016-0.032μm。
对精炼、精加工后的镁合金棒要检测外观、色泽、形貌、气孔、裂纹、冷隔、熔渣、斑痕、成分含量，对抗拉强度、韧性、延伸率、冲击功等机械性能进行测试，对内部组织、晶粒尺寸进行分析测定，对横、纵切面进行金相分析。
包装储存要认真进行，要防潮、防氧化，存储温度为20℃±3℃，相对湿度≤40％。
图2、3、4、5、6所示，为熔炼炉结构图，炉体1呈圆罐形，炉体1的上部为炉盖2，炉盖2上设有加料仓口20、观察窗8、9、搅拌器6、搅拌器提升杆7；炉体1的内部中间为坩埚10、侧部为模具盘13、下部为坩埚倾动电机12、模具旋转电机23；炉体1的左侧为坩埚倾动拉杆11、氩气管19，并连接氩气瓶18；炉体1的右侧依次连接高真空油扩散泵14、高真空阀39、罗茨泵15、低真空阀52、旋片泵16，旋片泵16后部设水循环冷却机构，炉体1的前面设有工作台21、台梯22，炉体1的左部设有电控柜3、电阻柜4，电控柜3上设有仪表盘5，炉体1、炉盖2为双层结构，外炉壁26、内炉壁27之间为循环水冷却腔28，循环水冷却腔28通过管路31与水循环机构17联通。
炉体1内的炉腔32中间为坩埚10，坩埚10左侧由坩埚拉杆11牵拉，坩埚10侧部设有坩埚浇口33，并对准放置在模具盘13上的模具40，坩埚10下部设有坩埚倾动电机12，模具盘13下部设有模具旋转电机23。
图7、8、9、10所示，是浇铸模具结构图，浇铸模具是按镁合金的需要而专门制作的，可用开合式山字形，也可用其它形状，以便于浇铸和脱模，要强度好，硬度高，耐高温，可选用不锈钢或模具钢制作，要预热处理。
开合式山字形模具40内部设有陶瓷氧化锆滤网37，中间依次设有镁棒芯腔42、浇口41、镁棒芯腔43，并互相联通，外部为开合式，打开为两个形状一样的壳体，组合后为一完整的模具结构，由左右、上下开合架44、45、46、47、螺栓48、49、50、51连接并紧固。
图11、12所示，为加镧铝壳结构图，加镧铝壳34内部为加镧铝壳腔36，外部为加镧铝壳堵35。
图13所示，为熔炼温度与时间坐标关系图，纵坐标为温度℃，横坐标为时间min，温度由20℃±3℃，升温至A点，即720℃，恒温保持，静置5-10min，即A-B区段，然后降温，由B点降至C点，即680℃点，然后冷却至D点，即100℃点，细砂中冷却至E点，即30℃点。
图14、15所示，为镁合金棒状态图，外圆、端面表面粗糙度为Ra0.016-0.032μm。
图16所示，为镁合金组织晶粒衍射状态图，纵坐标为相对强度指数，横坐标为衍射角2θ，图中可知△代表Mg，○代表Mg17Al12，□代表Al11La3，◇代表Mg2Zn11，镁的衍射强度指数最高，镁铝的衍射强度指数次之，镁锌的衍射强度指数偏低，铝镧的衍射强度指数最低。
图17所示，为镁合金棒横切面放大200倍金相分析图，图中可见内部组织晶粒均匀，晶粒尺寸明显降低，为≤40μm，没有气泡，冷隔，标尺单位为50μm。
图18所示，为稀土元素-镧的不同添加量性能指标变化表，表中可知，镧的添加值将直接影响镁合金的性能，抗拉强度MPa、硬度HV、冲击功J与镧的含量成正比，延伸率与镧的含量百分比最高，晶粒尺寸与镧的含量成反比。
权利要求
1.一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于本发明是由下列金属元素按镁合金配比要求精炼而成，其材料组合是以克、毫升、厘米3为计量单位镁Mg 2650g±100g 固态块体铝Al 280g±10g 固态块体锌Zn 21g±5g 固态块体锰Mn 4g±1g 固态粉体镧La 30g±3g 固态粉体丙酮 1000ml±5ml 液态液体氩气Ar 100000em3±1000cm3气态气体本发明的制备工艺方法如下(1)精选化学物质原料对制备所需的化学物质原料及辅助材料，要进行精选，并进行纯度含量控制镁Mg99.9％铝Al99.9％锌Zn99.9％锰Mn99.9％镧La99.9％丙酮99.1％氩气99.2％(2)块体材料预切制对制备使用的块体材料镁、铝、锌块体进行预切制，成易于添加的小块体，块体尺寸为≤35×65×65mm(3)预制成型模具对精炼、浇铸所需的成型模具进行预制模具形状开合式山字形，中间为浇铸口，模体为不锈钢；(4)精炼镁合金①.精炼镁合金是在镁合金熔炼炉中进行的，熔炼炉为立式结构，主要由工作台、炉体、炉架、加热器、加料口、观察窗、真空泵、氩气输入机构、水循环冷却机构、电阻柜、电控柜、熔炼坩埚、模具盘、炉盖提升机构、搅拌器组成；②.清理、清洗熔炼炉腔；打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min；用丙酮1000ml±5ml刷洗炉盖与炉体边缘、观察窗、加料仓口的密封处，使其清洁，密封良好；③.清理清洗熔炼坩埚用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，抽吸时间为3min±1min；用专用金属刷铲，清除坩埚内残留物，使坩埚内表面光洁；④.预热模具将开合式山字形模具预热，预热温度为300℃±10℃，预热时间为30min±5min；⑤.装料将镁2650g、铝260g、锌21g块体、锰粉4g置于熔炼坩埚内；将镧粉30g置于重20g的加镧铝壳内，放入熔炼炉加料仓口内；⑥.开启水循环冷却机构关闭炉体、炉盖，开启旋片泵、罗茨泵、油扩散泵与水流管路的连接阀，水流循环冷却开始；⑦.熔炼炉抽真空关闭熔炼炉，使其密闭；开启旋片泵、罗茨泵与低真空阀，抽出炉内空气，当炉内压强值达到10Pa以下时，关闭罗茨泵与低真空阀，打开油扩散泵与高真空阀，接续抽取高真空，当炉内压强值达到10-3Pa时，关闭旋片泵、油扩散泵与高真空阀；⑧.向熔炼炉输入氩气开启氩气泵、氩气阀、氩气流量计，向熔炼炉内输入惰性气体——氩气，输入速度为10000cm3/min，输入时间为6min±1min，当熔炼炉内压强值达到150Pa时，关闭氩气泵；⑨.熔炼开始开启加热器，使坩埚温度升温至720℃±5℃，升温速度为10℃/min，升温时间为70min±15min；坩埚内的镁、铝、锌、锰开始熔化，由固态转换为液态；⑩.添加中间合金稀土元素--镧将盛有30g镧粉、重20g的加镧铝壳通过加料仓口，快速加入至熔炼坩埚内，加入时间为0.5min±0.2min；加入后，用搅拌器对坩埚内的熔液进行搅拌，搅拌时间为1min±0.5min；使其熔解，成镁铝锌锰镧合金熔液；观察窗观察熔炼状况、加入镧后的混合熔液情况；_.镁铝锌锰镧合金熔液静置当稀土元素--镧添加完毕后，在720℃±5℃状态下，静置5-10min；镁铝锌锰镧合金熔液熔炼过程中将发生化学反应，反应式如下Mn可以降低有害元素Fe在合金中的固溶度，故Mn沉淀于坩埚底部，不参与化学反应；式中，MgO-氧化镁La2O3-三氧化二镧Fe-铁_.降温镁铝锌锰镧合金熔液静置后开始降温，调节电阻炉输入功率，使镁铝锌锰镧合金熔液温度由720℃±5℃降至680℃±5℃；_.浇铸合金将熔炼坩埚对准模具浇铸口，并做倾斜，坩埚由垂直状态逐渐倾斜至水平状态以下；坩埚内的合金熔液，缓慢倒入设有陶瓷氧化锆滤网的模具浇铸口内，当模具腔内注满合金熔液时，停止浇铸；观察窗观察浇铸状态；_.随炉自然冷却浇铸完成后，关闭加热器，停止加热；熔炼炉内温度由720℃±5℃逐渐降温冷却，冷却速度为15℃/min，冷却至100℃±5℃；_.取出铸件当炉内温度降至≤100℃±5℃时，关闭水循环冷却机构；取出浇铸模具及铸件；_.铸件冷却脱模铸件取出后，将其埋入细砂中继续自然冷却至30℃±3℃；铸件热胀冷却后，开启模架，铸件脱模，取出铸件；(5)切割成型对精铸脱模后的铸件进行切割，切割成Φ35×200mm的圆柱棒形三支；(6)精车圆柱棒将Φ35×200mm三支精铸切割的圆柱棒分别进行精车，外圆、端面粗糙度Ra0.032-0.064μm；(7)抛光圆柱棒将镁合金棒置于抛光机上，对镁合金外圆、端面分别进行机械抛光，外圆、端面表面粗糙度Ra 0.016-0.032μm；(8)检测、分析、表征①.对精炼加工成型的镁合金棒外观、色泽、形貌、尺寸、气孔、裂纹、冷隔、熔渣、斑痕进行检测；②.对镁合金棒中的镁铝锌锰镧的化学成分、含量值进行检测；③.对镁合金棒的抗拉强度、屈服强度、韧性、冲击功、延伸率等机械性能进行检测；④.对镁合金棒的内部杂质、夹杂物碳氧元素进行检测；⑤.对镁合金棒的内部晶粒尺寸进行检测、衍射强度分析；⑥.对镁合金棒的纵横切面进行金相分析；(9)包装存储对制备成型的镁合金棒用软质材料进行包装，防止碰撞、冲击损坏；存储于阴凉干燥环境中，温度为20℃±3℃，相对湿度≤40％，要防水、防潮、防强碱侵蚀。
2.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的高性能镁合金的精炼制备是在熔炼炉中、水循环冷却下进行的，熔炼温度从20℃±3℃升温，升温速度为10℃/min，升温时间为70min±15min，升温至720℃±5℃，在此温度恒温、保持、静置5-10min，在此温度添加稀土元素-镧，然后降温至680℃±5℃，此温度为浇铸温度，浇铸完成后开始降温，降温速度为15℃/min，降温至100℃±5℃，开启熔炼炉，关闭水循环冷却，取出铸件，埋入细砂中自然冷却至20℃±3℃。
3.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的高性能镁合金的熔炼是以镁铝锌锰为原料、以稀土元素-镧为添加剂、以丙酮为熔炼炉清洗剂、以惰性气体---氩气为保护气体，以循环水为熔炼时的冷却剂。
4.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的高性能镁合金的熔炼，是在惰性气体——氩气的全程保护下进行的，氩气输入速度为10000cm3/min，输入时间为6min±1min，输入总量为60000cm3±1000cm3，氩气输入后，熔炼炉内压强值恒定在150Pa±10Pa。
5.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的高性能镁合金的熔炼，是在熔炼炉的坩埚中进行的，熔炼后浇铸要进行过滤，将陶瓷氧化锆滤网置于浇铸模具的浇铸口上，滤网孔隙率≥85％，在浇铸镁合金熔液过程中完成过滤。
6.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的浇铸模具为开合式山字形，浇铸模具(40)中间内部为浇铸口(41)，浇铸口(41)上设有陶瓷氧化锆滤网(37)，浇铸口(41)左侧为镁棒芯腔(42)、右侧为镁棒芯腔(43)，浇铸模具(40)外左侧为开合架(44)、(45)，并由螺栓(48)、(49)开合固定，浇铸模具(40)右侧为开合架(46)、(47)，分别由螺栓(50)、(51)开合固定，浇铸口(41)、镁棒芯腔(42)、(43)底部互相连通。
7.根据权利要求1所述的一种高性能镁合金的制备方法，其特征在于所述的稀土元素---镧粉的添加，是用重20g的加镧铝壳密封后，在熔炼炉的加料仓口内快速添加完成的，添加时间为0.5min±0.2min，添加后铝壳与镧粉一起在坩埚内熔化，与坩埚内的镁、铝、锌、锰混合熔炼后成镁、铝、锌、锰、镧合金熔液。
全文摘要
本发明涉及一种高性能镁合金的制备方法，它是以镁、铝、锌、锰为原料，以稀土元素－镧为晶粒细化添加剂，在真空状态中，在氩气保护下，在水循环冷却下，在熔炼炉中，镁、铝、锌、锰、镧熔炼成合金熔液，并进行化学反应，在720℃±5℃静置5－10min，在680℃±5℃时浇铸成型镁合金棒，经切割、精车、机械抛光，制成高性能镁合金棒，清除了镁合金中的有害物质，金相组织致密均匀，晶粒细化，晶粒尺寸≤40μm，镁合金机械性能大幅度提高，其抗拉强度可提高至260MPa，与传统AZ91铸态性能相比，其抗拉强度可提高62.5％，延伸率可提高8倍，合金内部组织致密性增强，机械性能稳定优良，本制备方法工艺流程短，污染环境小，是理想的高性能镁合金的制备方法。
文档编号C22C23/02GK1974807SQ200610102168
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者许并社, 王社斌, 张金玲, 张俊远, 李明照, 姚宪华, 陈津, 卫英慧 申请人:太原理工大学