CN107142395B - 一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Zn‑Mg‑Ti中间合金及用于制备Mg‑Zn系镁合金的方法,Zn‑Mg‑Ti中间合金是以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料,采用铸造方法获得成分范围为Ti3~5wt%、Mg12~14wt%、余量为Zn的Zn‑Mg‑Ti中间合金。该合金熔点在720℃左右,非常适合于添加于镁熔体中,克服了由于Ti的熔点远高于镁的沸点及Ti在镁中的固溶度很低而造成的Ti添加难度大和工艺复杂的问题,从而在Mg‑Zn系合金中成功实现了Ti的微合金化改性。该中间合金的加入,不仅有效细化了Mg‑Zn合金晶粒,而且所得到的Mg‑Zn‑Ti镁合金中的α‑ Mg+ MgZn2共晶相的数量大大减少,合金的塑性和耐腐蚀性能明显提高。
Description
技术领域
本发明属于镁合金熔铸技术领域,特别是涉及一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法。
背景技术
Mg-Zn系合金是一类重要的商用镁合金,该类合金由于MgZn2相的时效析出强化使合金具有较高的强度,属高强镁合金。二元Mg-Zn合金由于晶粒粗大、铸造热裂倾向严重,目前商用Mg-Zn系合金中通常加入微量Zr细化晶粒和改善铸造性能,形成Mg-Zn-Zr三元合金,其典型牌号为ZK60(4.8~6.2wt%Zn, 0.45~0.8wt%Zr,余量Mg)。Mg-Zn-Zr合金凝固结晶时,Zr首先从镁熔体中析出并作为随后结晶的α- Mg固溶体的形核基底、细化Mg晶粒,在凝固结晶后期,形成α- Mg+ MgZn2离异共晶。Mg-Zn-Zr合金中大量该低熔点共晶相的存在,不仅导致合金塑性成形性能恶化,而且由于共晶相与基体相之间的电位差形成的原电池反应,加剧了镁的腐蚀,降低了镁合金的耐腐蚀性能。如何在保持Mg-Zn系高强度的同时,改善合金的塑性和耐腐蚀性能,是镁合金应用中面临的重要问题之一。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的是提供一种Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法。
为了实现上述目的,本发明技术方案如下:
一种Zn-Mg-Ti中间合金,其特征在于,以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料,其重量百分比为:Ti3~5wt%,Mg12~14wt%,余量为Zn。
进一步,所述Zn-Mg-Ti中间合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)采用将钛粉夹于两层锌块之间的布料方式,将锌和钛粉置于坩埚炉内,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,升温至500~600℃,使锌全部熔化,并适当搅拌;
(2)在熔体中加入纯镁,继续升温至720~780℃,待镁全部熔化后保温30~60min,保温期间每间隔10~15min搅拌一次,然后加入精炼剂除渣精炼;
(3)将合金熔体浇注成型即得Zn-Mg-Ti中间合金。
进一步,所述Zn-Mg-Ti中间合金用于制备Mg-Zn系镁合金的方法,包括以下步骤:
(1)在CO2+SF6混合气体保护气氛下,于坩埚炉中加热熔化工业纯镁,保温5~10min,扒渣;
(2)调整坩埚炉温至700~740℃,加入上述Zn-Mg-Ti中间合金,加入量为6~8 wt%;待全部熔化后,搅拌,保温10~40min,然后加入精炼剂除渣精炼;
(3)将合金熔体浇注于预热至~350℃的模具中,获得Mg-Zn-Ti镁合金。
相比现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、本发明提供的Zn-Mg-Ti中间合金,在所述成分范围内形成Zn-Mg-Ti三元相,其熔点在720℃左右(在所述成分范围内视成分不同稍有差异),非常适合于添加于镁熔体中,克服了由于Ti的熔点远高于镁的沸点及Ti在镁中的固溶度很低而造成的Ti添加难度大和工艺复杂的问题,从而在Mg-Zn系合金中成功实现了Ti的微合金化改性。
2、由于Zn-Mg-Ti中间合金的加入,不仅有效细化了Mg-Zn合金晶粒,而且改变了合金的凝固路径,使得所得到的Mg-Zn-Ti镁合金中的α- Mg+ MgZn2共晶相的数量大大减少,合金的塑性和耐腐蚀性能明显提高。与Mg-Zn-Zr合金不同,Mg-Zn-Ti合金中的α- Mg+MgZn2共晶相的数量大大减少,这一方面减轻了共晶相带来的腐蚀问题,另一方面改善了塑性,与此同时,Zn元素更多的溶解于镁基体中,可以提高时效析出MgZn2相带来的强化效果,有利于合金强度的提升。
3、本发明提供的Zn-Mg-Ti中间合金及用于制备Mg-Zn系镁合金的方法,采用Ti对Mg-Zn系合金进行微合金化改性,不仅可以起到商用合金中添加Zr的晶粒细化作用,还具有Ti的性能特点所带来的优势,包括密度小、耐蚀性强等,因而改善了Mg-Zn系镁合金的耐腐蚀性能。结果表明,与ZK60镁合金相比,本发明提供的Mg-Zn-Ti合金的塑性延伸率提高了25~75%,而腐蚀速度降低。
附图说明
图1(a)和(b)是含锌量相同的Mg-Zn二元和Mg-Zn-Ti三元镁合金均匀化态的金相显微组织照片。
图2是本发明实施例1和实施例2获得的Mg-Zn-Ti合金以及商用ZK60镁合金在3.5%NaCl溶液中的析氢速度曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
一种Zn-Mg-Ti中间合金,以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料,其重量百分比为:Ti4.6%,Mg12.8%,余量为Zn。
采用将钛粉夹于两层锌块之间的布料方式,将锌和钛粉置于坩埚炉内,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,升温至500℃,使锌全部熔化,并适当搅拌;然后,在熔体中加入纯镁,继续升温至720℃,待镁全部熔化后保温40min,保温期间每间隔约10min搅拌一次,然后加入精炼剂除渣精炼;最后,将合金熔体浇注成型即得Zn-Mg-Ti中间合金。
本发明提供的将该Zn-Mg-Ti中间合金用于制备Mg-Zn系镁合金的方法,首先,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,于坩埚炉中加热熔化工业纯镁,保温5min,扒渣;接着,调整坩埚炉温至720℃,加入上述Zn-Mg-Ti中间合金,加入量为7.5 wt%;待全部熔化后,搅拌,保温30min,然后加入精炼剂除渣精炼;最后,将合金熔体浇注于预热至~350℃的模具中,获得成分为Mg-6.2wt%Zn-0.35wt%Ti的Mg-Zn-Ti三元镁合金。
实施例2:
一种Zn-Mg-Ti中间合金,以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料,其重量百分比为:Ti3.4%,Mg13.6%,余量为Zn。
采用将钛粉夹于两层锌块之间的布料方式,将锌和钛粉置于坩埚炉内,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,升温至600℃,使锌全部熔化,并适当搅拌;然后,在熔体中加入纯镁,继续升温至780℃,待镁全部熔化后保温60min,保温期间每间隔约15min搅拌一次,然后加入精炼剂除渣精炼;最后,将合金熔体浇注成型即得Zn-Mg-Ti中间合金。
本发明提供的将该Zn-Mg-Ti中间合金用于制备Mg-Zn系镁合金的方法,首先,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,于坩埚炉中加热熔化工业纯镁,保温10min,扒渣;接着,调整坩埚炉温至735℃,加入上述Zn-Mg-Ti中间合金,加入量为6 wt%;待全部熔化后,搅拌,保温10min,然后加入精炼剂除渣精炼;最后,将合金熔体浇注于预热至~350℃的模具中,获得成分为Mg-5.0wt%Zn-0.28wt%Ti的Mg-Zn-Ti三元镁合金。
本发明提供的Zn-Mg-Ti中间合金,成功实现了Mg-Zn系合金的Ti微合金化改性,有效细化了Mg-Zn合金晶粒,附图1(a)和(b)分别是含锌量相同的Mg-Zn二元和Mg-Zn-Ti三元镁合金均匀化态的金相显微组织照片,照片显示,与Mg-Zn合金相比,Mg-Zn-Ti合金的晶粒尺寸明显细化;从组织照片中还可以观察到,Mg-Zn-Ti合金中的第二相数量明显少于Mg-Zn合金,说明Ti微合金化改性明显减少了α- Mg+ MgZn2共晶相的数量、有助于促进Zn在基体中的溶解。这不仅有助于改善合金的耐腐蚀性能,还可以提高合金的塑性。
为了进一步说明该效果,将本发明实施例1和实施例2获得的Mg-Zn-Ti合金,以及商用ZK60合金,在3.5%NaCl溶液中浸泡,测定各合金的析氢速度曲线,如附图2所示。从图2可以看出,ZK60镁合金的腐蚀速度最大,而本发明实施例1和实施例2获得的Mg-Zn-Ti合金,其腐蚀速度均有不同程度的降低,表明合金的耐腐蚀性能得到了改善。同时,对合金经过相同的热挤压制备成棒材,测试合金棒材的力学性能。结果表明,与ZK60镁合金相比,本发明提供的Mg-Zn-Ti合金的塑性延伸率提高了25~75%。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种Zn-Mg-Ti中间合金,其特征在于,以工业纯锌、纯镁及钛粉为原料,其重量百分比为:Ti3~5wt%,Mg12~14wt%,余量为Zn;
所述Zn-Mg-Ti中间合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)采用将钛粉夹于两层锌块之间的布料方式,将锌和钛粉置于坩埚炉内,在CO2+SF6混合气体保护气氛下,升温至500~600℃,使锌全部熔化,并适当搅拌;
(2)在熔体中加入纯镁,继续升温至720~780℃,待镁全部熔化后保温30~60min,保温期间每间隔10~15min搅拌一次,然后加入精炼剂除渣精炼;
(3)将合金熔体浇注成型即得Zn-Mg-Ti中间合金。
2.如权利要求1所述Zn-Mg-Ti中间合金,其特征在于,Zn-Mg-Ti中间合金用于制备Mg-Zn系镁合金的方法,包括以下步骤:
(1)在CO2+SF6混合气体保护气氛下,于坩埚炉中加热熔化工业纯镁,保温5~10min,扒渣;
(2)调整坩埚炉温至700~740℃,加入上述Zn-Mg-Ti中间合金,加入量为6~8 wt%;待全部熔化后,搅拌,保温10~40min,然后加入精炼剂除渣精炼;
(3)将合金熔体浇注于预热至~350℃的模具中,获得Mg-Zn-Ti镁合金。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101705407A (zh) * | 2009-12-15 | 2010-05-12 | 河北工业大学 | 镁基球形准晶中间合金及其制法 |
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