一種鎂合金晶粒細化劑的制備方法與流程
本發明屬于有色金屬鑄造成型相關技術領域，涉及一種鎂合金晶粒細化劑的制備方法。
背景技術：
鎂合金具有低密度、高比強度、高阻尼性、高導電性、良好電磁屏蔽性和尺寸穩定性，特別是鎂合金具有資源豐富，制造成本低，易回收、無污染等環保特性，被視為當今的“綠色金屬”。作為一種重要的輕質結構金屬材料，鎂合金在汽車制造、通訊電子、航空航天等工業領域具有廣泛的應用前景。
由于鎂是密排六方(HCP)結構材料，其塑性變形在室溫下僅限于基面{0001}<11-20>滑移及錐面{10-12}<10-11>孿生，因此鎂合金的室溫塑性加工能力較差。因而，大多數鎂合金制品的加工僅限于鑄造(Casting)特別是壓鑄成型，而工業廣泛應用的鍛壓(Forging)、擠壓(Extrusion)、軋制(Rolling)等塑性加工制備的變形鎂合金制品則很少，極大地限制了鎂合金的應用范圍。因此，有效地改善和提高鎂合金室溫塑性是解決鎂合金工程應用的關鍵。
目前國內外在變形鎂合金研究方面主要側重于合金成分設計(合金化)、析出強化、晶粒細化及材料加工成型技術等方面，力圖以此改善和提高鎂合金的強度、塑性、抗腐蝕、抗蠕變和疲勞等性能。研究表明，晶粒細化對鎂合金的塑性和力學性能的提高，其潛力要遠遠大于鋁合金，因此如何選取合適的鑄造鎂合金晶粒細化劑就顯得十分重要了。細化后的鑄造鎂合金不但可以提高鑄態鎂合金的強度和韌性，也可以提高鑄態鎂合金的塑性加工的加工效率和成功率。
技術實現要素：
為了改善鑄造鎂合金的塑性和力學性能，本發明提供了一種新型鎂合金晶粒細化劑，對所有含鋁鑄造鎂合金有明顯晶粒細化效果。
本發明的技術方案：
一種鎂合金晶粒細化劑的制備方法，步驟如下：
將含鋁鎂合金在低碳鋼坩堝或石墨坩堝內，利用電阻爐熔煉；待鋁鎂合金融化后，加入鋁鎂合金質量百分數為0.5-5％的碳酸鎂粉末，粉末充分反應后在700℃-740℃內保溫5-30min澆鑄到模具中，冷卻至室溫后，在350℃-400℃固溶處理16-20小時，即得晶粒細化后的含鋁鎂合金。
本發明的有益效果：本制備方法得到的鎂合金晶粒細化劑成本低、無污染、細化效果明顯。不添加碳酸鎂粉末的AZ31鎂合金，在740℃保溫20分鐘澆鑄后的晶粒度約為370μm，如附圖1所示。添加質量百分數0.5％-5％的碳酸鎂粉末后，在740℃保溫20分鐘澆鑄后的晶粒度約為117μm，如附圖2所示，晶粒度細化了68.4％。碳酸鎂粉末添加到其他含鋁鎂合金后，同樣可以得到良好的晶粒細化效果。
附圖說明
圖1是鑄造AZ31鎂合金微觀組織。
圖2是含0.5％-5％碳酸鎂粉末的鑄造AZ31鎂合金微觀組織。
具體實施方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。
一種鎂合金晶粒細化劑的制備方法，步驟如下：
將含鋁鎂合金50g在低碳鋼坩堝或石墨坩堝內，利用電阻爐熔煉。待鋁鎂合金融化后加入2g碳酸鎂粉末，粉末充分反應后在700內保溫25min澆鑄到模具中，冷卻至室溫后，在380℃固溶處理20小時，即得晶粒細化后的含鋁鎂合金。
含鋁鎂合金與加入碳酸鎂的含鋁鎂合金的微觀組織均為等軸晶，添加碳酸鎂粉末后，含鋁鎂合金的晶粒度由370μm細化到117μm，晶粒細化了68.4％。隨著鎂合金中鋁含量的不同，碳酸鎂粉末同樣具有很強的晶粒細化效果。
碳酸鎂粉末加入到含鋁鎂合金中后，發生如下反應：
MgCO3→MgO+CO2 (1)
CO2+Al+Mg→Al4C3+O2+MgO (2)
反應生成物MgO和Al4C3與Mg的晶格錯配度均小于10％，從晶體學角度看，MgO和Al4C3都是非常好的鎂合金晶粒的異質形核核心。試驗結果表明，質量分數為0.5％-5％的碳酸鎂粉末添加量，晶粒細化效果最好。
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