專利名稱：Mg－Al系鎂合金的晶粒細化劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于Mg-Al系鎂合金的晶粒細化劑及其制備方法，利用制備的晶粒細化劑可使鎂合金晶粒細化，并使其強度和韌性得到顯著提高。屬于金屬材料技術領域。
背景技術：
鎂合金是實際應用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有比重輕，比強度和比剛度高，阻尼性能、切削加工性能、鑄造性能好等優(yōu)點。但是鎂合金的強度和韌性卻比較低，在Hall-patch(σ＝σ0+Kd-1/2)公式中，K值的大小與Taylor因子有關，而Taylor因子與合金中的滑移系的多少成反比。因此，密排六方的Taylor因子要大于面心立方與體心立方的金屬，而使得晶粒大小對密排六方金屬的影響更大。所以說，細晶粒的鎂合金材料擁有更高的強度。同時，晶粒細化也可以提高鎂合金材料的韌性。
迄今為止，Mg-Al系合金的晶粒細化方法已經(jīng)有很多種，例如過熱法、Elfinal方法(加入FeCl3)、碳變質(zhì)法、攪拌方法、添加微粒(Al4C3，AIN，SiC，TiC，CaC2)和溶質(zhì)原子(Sr，B，Ce，Nd，Y，La，C)等。在這些方法當中，以碳變質(zhì)法最為實用，因為其擁有低的變質(zhì)溫度和較好的細化效果，(Grain refiningmechanism of a carbon addition method in a Mg-Al magnesium alloy，ScriptaMaterialia 2003；49pp1129-1132.)但是碳變質(zhì)法通常是往鎂合金中添加C2Cl6或者CCl4等含有碳原子的化合物，而這些化合物在變質(zhì)過程中會放出大量的氯氣，對環(huán)境和人體產(chǎn)生重大的危害，而且這種方法的衰退期比較短，一般在20～30分鐘左右，因此在工業(yè)應用中，常常要進行二次變質(zhì)，這樣不僅加劇對環(huán)境的污染，而且會使鎂合金的質(zhì)量下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種Mg-Al系鎂合金的晶粒細化劑及其制備方法，方法簡單易行，不會對環(huán)境造成污染，利用較低的生產(chǎn)成本制備的鎂合金晶粒細化劑可有效提高鎂合金的力學性能和質(zhì)量。
本發(fā)明制備Mg-Al系鎂合金晶粒細化劑的方法具體如下采用電磁感應爐將純鋁熔化后，升溫至780～820℃，在鋁液表面撒上一層鋁合金的覆蓋劑，覆蓋劑的厚度在0.8～1.2cm，待覆蓋劑熔化后，加入K2TiF6和KBF4兩種鹽的混合物，然后保溫20～30分鐘，將溫度升至1000～1200℃，將鋁液表面的鹽層扒出，再將溫度降至78～820℃，除渣，加入純Sr后攪拌均勻，除氣后澆鑄成中間合金錠，即得到Mg-Al系鎂合金晶粒細化劑。其中，K2TiF6的加入量為鋁液重量的20～40％，KBF4的加入量為鋁液重量的20～60％，純Sr的加入量為鋁液重量的1～2％。
利用本發(fā)明方法得到的一種用于Mg-Al系鎂合金的晶粒細化劑，其各組分的重量百分比(wt.％)為鋁(Al)90.00～95.00％，鈦(Ti)3.00～5.00％，硼(B)1.0～5.00％，鍶(Sr)0.5～1.0％。
本發(fā)明制備的晶粒細化劑在Mg-Al系鎂合金細化的應用過程中，細化劑的添加量為0.1～1.0wt％，加入溫度為720～800℃。
本發(fā)明的方法簡單易行，生產(chǎn)成本低，制備的細化劑對Mg-Al系鎂合金的細化效果好，可明顯的細化變形Mg-Al系鎂合金，并且使其強度和韌性得到顯著的提高。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作詳細描述。
實施例1細化劑的制備采用電磁感應爐將純鋁熔化后，升溫至780℃，在鋁液表面撒上一層鋁合金的覆蓋劑，大約為一厘米厚，待覆蓋劑熔化后，加入為鋁液重量40％的K2TiF6和20％的KBF4兩種鹽的混合物，然后保溫20分鐘，將溫度升至1000℃，將鋁液表面的鹽層扒出之后，將溫度降至780℃，除渣，加入為鋁液重量2％的純Sr后攪拌均勻，除氣后澆鑄成中間合金錠。
細化工藝在CO2+SF6氣體保護電阻坩堝爐中加入工業(yè)用AZ31鎂合金錠3000g，待合金熔化后，加入1.0wt％的細化劑，溶解后充分攪拌合金液，在730℃保溫靜置20分鐘后，澆鑄入金屬型模具中。試樣線切割為標準的拉伸試樣。晶粒尺寸和拉伸性能的結(jié)果如下晶粒尺寸(μm) 抗拉強度 屈服強度延伸率(％)(MPa) (MPa)未加細化劑 1100～1300 160～180 41～45 8～10添加細化劑 150～200170～190 45～48 11～13實施例2細化劑的制備采用電磁感應爐將純鋁熔化后，升溫至800℃，在鋁液表面撒上一層鋁合金的覆蓋劑，大約為0.8厘米厚，待覆蓋劑熔化后，加入為鋁液重量20％的K2TiF6和40％的KBF4兩種鹽的混合物，然后保溫25分鐘，將溫度升至1100℃，將鋁液表面的鹽層扒出之后，再將溫度降至800℃，除渣，加入為鋁液重量1.5％的純Sr后攪拌均勻，除氣后澆鑄成中間合金錠。
細化工藝在CO2+SF6氣體保護電阻坩堝爐中加入工業(yè)用AZ31鎂合金錠3000g，待合金熔化后，加入0.5wt％的中間合金，溶解后充分攪拌合金液，在730℃保溫靜置20分鐘后，澆鑄入金屬型模具中。試樣線切割為標準的拉伸試樣。晶粒尺寸和拉伸性能的結(jié)果如下晶粒尺寸(μm)抗拉強度屈服強度延伸率(％)(MPa) (MPa)未加細化劑1100～1300160～18041～45 8～10添加細化劑100～150 180～20050～55 13～15
實施例3細化劑的制備采用電磁感應爐將純鋁熔化后，升溫至820℃，在鋁液表面撒上一層鋁合金的覆蓋劑，大約為1.2厘米厚，待覆蓋劑熔化后，加入為鋁液重量30％的K2TiF6和60％的KBF4兩種鹽的混合物，然后保溫30分鐘，將溫度升至1200℃，將鋁液表面的鹽層扒出之后，再將溫度降至820℃，除渣，加入為鋁液重量1％的純Sr后攪拌均勻，除氣后澆鑄成中間合金錠。
細化工藝在CO2+SF6氣體保護電阻坩堝爐中加入工業(yè)用AZ31鎂合金錠3000g，待合金熔化后，加入0.25wt％的中間合金，溶解后充分攪拌合金液，在730℃保溫靜置20分鐘后，澆鑄入金屬型模具中。試樣線切割為標準的拉伸試樣。晶粒尺寸和拉伸性能的結(jié)果如下晶粒尺寸(μm)抗拉強度 屈服強度延伸率(％)(MPa) (MPa)未加細化劑110～1300160～180 41～45 8～10添加細化劑80～100 190～210 54～58 15～1權利要求
1.一種Mg-Al系鎂合金的晶粒細化劑的制備方法，其特征在于采用電磁感應爐將純鋁熔化后，升溫至780～820℃，在鋁液表面撒上一層0.8～1.2cm厚的鋁合金覆蓋劑，待覆蓋劑熔化后，加入K2TiF6和KBF4兩種鹽的混合物，然后保溫20～30分鐘，將溫度升至1000～1200℃，將鋁液表面的鹽層扒出，再將溫度降至780～820℃，除渣，加入純Sr后攪拌均勻，除氣后澆鑄成中間合金錠，即得到Mg-Al系鎂合金晶粒細化劑；其中，K2TiF6的加入量為鋁液重量的20～40％，KBF4的加入量為鋁液重量的20～60％，純Sr的加入量為鋁液重量的1～2％。
2.一種鎂合金的晶粒細化劑，其特征在于各組分的重量百分比為鋁90.00～95.00％，鈦3.00～5.00％，硼1.00～5.00％，鍶0.5～1.0％。
3.一種權利要求2的鎂合金的晶粒細化劑的應用，其特征在于用于Mg-Al系鎂合金的細化，在鎂合金的應用過程中，細化劑的添加量為0.1～1.0wt％，加入溫度為720～800℃。
全文摘要
一種Mg－Al系鎂合金的晶粒細化劑及其制備方法，采用電磁感應爐將純鋁熔化并升溫至780～820℃后，在鋁液表面撒上一層鋁合金覆蓋劑，覆蓋劑熔化后再加入K
文檔編號C22C1/06GK1651585SQ20051002418
公開日2005年8月10日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權日2005年3月3日
發(fā)明者王迎新, 曾小勤, 丁文江 申請人:上海交通大學