CN117583562B - 一种vw93m镁合金超大锭坯及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种VW93M镁合金超大锭坯及其制备方法和应用，属于镁合金半连续铸造领域。本发明将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，然后进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸，一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金半连续铸造领域，尤其涉及一种VW93M镁合金超大锭坯及其制备方法和应用。
背景技术
镁合金在结构件减重方面优势显著，比铝合金轻约35％，比钛合金轻约60％，密度仅为钢铁的1/4左右，是目前最轻的金属结构材料，同时镁合金还具有良好的电磁屏蔽性能、阻尼性能和储氢性能等，因此在航空航天、武器装备、汽车工业、储氢材料等领域应用广泛。然而常规镁合金还存在绝对强度偏低等不足，尤其是高温性能较差，工业上的应用仍远低于同属于轻金属的铝合金。VW93M镁合金是一种超高强耐热镁合金，通过稀土元素(如Gd、Y等)的添加，大幅提高镁合金的强度和耐热性能，该镁合金的服役温度可超过250℃，工业应用前景广阔。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号ZL201710180002.7(发明名称：超高强耐高温镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺)公开了一种超高强耐高温镁合金(VW93M)大锭坯电磁半连续铸造工艺，该方法能制得锭坯直径为340-630mm。随着航空航天和国防军工等领域对大尺寸结构件的需求日益增加，直径为340-630mm的镁合金锭坯已不满足航空航天和国防军工的领域更大尺寸结构件的需求。目前还未见报导直径在630～800mm的VW93M镁合金超大锭坯，主要归因于半连续铸造工艺在生产直径630～800mm的VW93M镁合金锭坯时，由于合金中含较多的稀土元素，在铸锭浇铸过程中极易出现开裂、冷隔深等问题，制备难度高。
因此，提供一种直径在630～800mm的高品质VW93M镁合金超大锭坯的制备工艺，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VW93M镁合金超大锭坯及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法可以获得直径630～800mm、长度1500～4000mm、表面光滑、组织均匀、无裂纹的高品质VW93M镁合金超大锭坯。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，得到合金熔液；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为150～500mm；
所述二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm。
优选地，所述步骤(1)中合金原料包括高纯镁锭、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。
优选地，所述步骤(1)中熔化的方式为：先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。
优选地，所述步骤(1)中精炼的温度为700～780℃，精炼的时间为10～25min。
优选地，所述步骤(1)中精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为5～30次。
优选地，所述步骤(1)中精炼结束后还包括对精炼的产物进行取样成分分析，当所述精炼的产物的成分合格时，对所述精炼的产物进行二次扒渣，然后降温静置；当所述精炼的产物的成分不合格时，根据配料表计算重新补料，然后重复扒渣和精炼操作，直至所述精炼的产物的成分合格。
优选地，所述步骤(2)中的半连续浇铸在装配有励磁线圈的结晶器中进行。
优选地，按质量百分比计，所述步骤(2)中VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.0～9.6％、Y：1.8～3.2％、Zr：0.3～0.7％、Er：0.02～0.3％、Ag：0.02～0.50％和余量的Mg。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯。
本发明提供了上述技术方案所述VW93M镁合金超大锭坯在航空航天、武器装备、汽车工业和储氢材料领域中的应用。
本发明提供了一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，得到合金熔液；(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；所述半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；所述一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为150～500mm；所述二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm。本发明通过引入电磁场降低熔体凝固结晶时从边部到心部的横向温度梯度，改善镁液的流动，减小液穴深度；通过夹杂物的控制，充分搅拌，以及电磁频率、低频电流、浇铸温度、拉锭速度和冷却水强度的范围调控和合理搭配，获得直径630～800mm、长度1500～4000mm、表面光滑、组织均匀、无裂纹的高品质VW93M镁合金超大锭坯。实施例的结果显示，采用本发明提供的制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯表面无开裂现象以及缺陷，而未采用分段控制时，在半连续浇铸至拉锭的长度为180mm时，可听到大裂纹形成的爆响，经冷却取出后观察，发现沿底部向上形成贯穿整个铸锭的纵向裂纹，浇铸直径为730mmVW93M镁合金锭坯失败；熔铸过程未撒入覆盖剂和且未对精炼过程的通气方式进行控制时，最终得到VW93M镁合金锭坯(直径为730mm)内部存在大量缺陷，探伤等级达不到A级，低于B级。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图；
图2为本发明实施例2制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图；
图3为本发明实施例3制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，得到合金熔液；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为150～500mm；
所述二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm。
本发明将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，得到合金熔液。
在本发明中，所述合金原料优选包括高纯镁锭、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。在本发明中，所述Mg-Gd中间合金优选为Mg-30Gd中间合金；所述Mg-Y中间合金优选为Mg-30Y中间合金；所述Mg-Zr中间合金优选为Mg-30Zr中间合金；所述Mg-Er中间合金优选为Mg-20Er中间合金。本发明对所述合金原料的粒径没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明对所述合金原料的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述熔化的方式优选为：先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。
在本发明中，所述熔化的温度优选为700～780℃，更优选为720～760℃，进一步优选为740～750℃。在本发明中，当所述熔化的温度低于700℃时，本发明优选对合金熔液进行加热。本发明对所述加热的方式没有特殊的限定，能够时熔化的温度保持在700～780℃的范围内即可。本发明通过控制熔化的温度，在添加合金原料的过程中，温度就会一直降低，当温度低于700℃时，中间合金就熔化不进去，造成中间合金损失，温度太高，又很容易造成烧损，所以需要控制熔化温度在700～780℃的范围内。
在本发明中，所述熔化优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的方式优选为通入氩气进行搅拌。本发明通过采用通入氩气搅拌的方式，可以避免引入氧气发生氧化。
在本发明中，每次加入合金原料时优选还包括撒入覆盖剂。本发明对所述覆盖剂的具体用量没有特殊的限定，能够使覆盖剂刚好覆盖熔液表面即可。本发明通过撒入覆盖剂，可以避免在搅拌过程中导致金属元素发生氧化，同时覆盖剂添加过多，会导致浇铸过程镁液夹杂物增多，在制备VW93M镁合金超大锭坯时，易产生较多的内部缺陷，因此控制其刚好覆盖熔液表面即可。
本发明对所述扒渣的具体操作没有特殊的限定，能够去除浮于液面的熔渣即可。
在本发明中，所述精炼的温度优选为700～780℃，更优选为760～780℃；所述精炼的时间优选为10～25min，更优选为15～20min。本发明通过控制精炼的温度和时间，可以更好的除气除渣。
在本发明中，所述精炼的方式优选为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为5～30次。在本发明中，所述呈十字移动优选为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动。本发明采用十字移动的方式进行搅拌精炼可以达到充分搅拌，有利于溶质原子在熔体中更均匀的分散，减少后续超大直径铸锭的宏观偏析。
在本发明中，所述精炼过程中优选还包括撒入覆盖剂。本发明对所述覆盖剂的撒入量没有特殊的限定，刚好盖住合金熔液表面即可。
在本发明中，所述精炼结束后优选还包括对精炼的产物进行取样成分分析，当所述精炼的产物的成分合格时，对所述精炼的产物进行二次扒渣，然后降温静置；当所述精炼的产物的成分不合格时，根据配料表计算重新补料，然后重复扒渣和精炼操作，直至所述精炼的产物的成分合格。在本发明中，所说降温静置的温度优选为680～705℃，更优选为685～700℃；所述降温静置的保温时间优选为1.5～2.5h。本发明对所述取样成分分析和重新补料的具体操作没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明通过成分分析，可以保证合金熔液的化学成分符合VW93M镁合金的要求。
取样成分分析结束后，本发明优选对所述合格的产物进行二次扒渣。本发明对所述二次扒渣的具体操作没有特殊的限定，能够去除浮于液面的熔渣即可。
得到合金熔液后，本发明将所述合金熔液进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯。
在本发明中，所述半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸。
在本发明中，所述半连续浇铸优选在装配有励磁线圈的结晶器中进行。
在本发明中，所述一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；优选为：温度为645～660℃，电磁场频率为15～20HZ，低频电流为95～105mA，拉锭速度为14～25mm/min，冷却水强度为20～30m3/h。
在本发明中，所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度优选为150～500mm，更优选为200～450mm，进一步优选为250～400mm。
在本发明中，所述二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h；优选为：温度为645～660℃，电磁场频率为20～25HZ，低频电流为100～110mA，拉锭速度为25～35mm/min，冷却水强度为30～40m3/h。
在本发明中，所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm；所述VW93M镁合金超大锭坯的长度优选为1500～4000mm，更优选为2000～3500mm，进一步优选为2500～3000mm。
在本发明中，按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分优选为：Gd：8.0～9.6％、Y：1.8～3.2％、Zr：0.3～0.7％、Er：0.02～0.3％、Ag：0.02～0.50％和余量的Mg。在本发明中，所述Gd与Y的质量之比优选为：3≤Gd/Y≤5。
本发明通过引入电磁场降低熔体凝固结晶时从边部到心部的横向温度梯度，改善镁液的流动，减小液穴深度；通过夹杂物的控制，充分搅拌，以及电磁频率、低频电流、浇铸温度、拉锭速度和冷却水强度的范围调控和合理搭配，获得直径630～800mm、长度1500～4000mm、表面光滑、组织均匀、无裂纹的高品质VW93M镁合金超大锭坯。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯。
在本发明中，所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm，优选为650～800mm，进一步优选为700～750mm；所述VW93M镁合金超大锭坯的长度优选为1500～4000mm，更优选为2000～3500mm，进一步优选为2500～3000mm。
在本发明中，按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分优选为：Gd：8.0～9.6％、Y：1.8～3.2％、Zr：0.3～0.7％、Er：0.02～0.3％、Ag：0.02～0.50％和余量的Mg。在本发明中，所述Gd与Y的质量之比优选为：3≤Gd/Y≤5。
本发明还提供了上述技术方案所述VW93M镁合金超大锭坯在航空航天、武器装备、汽车工业和储氢材料领域中的应用。
本发明对所述VW93M镁合金超大锭坯的具体应用方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式使用即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在695℃降温静置2.5h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度760℃，精炼的时间为15min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为15次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为15HZ，低频电流为95mA，拉锭速度为14mm/min，冷却水强度为25m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为200mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为25mm/min，冷却水强度为35m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为730mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为2500mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.5％、Y：2.0％、Zr：0.4％、Er：0.15％、Ag：0.10％和余量的Mg。
图1为实施例1制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图。由图1可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯表面无开裂现象以及缺陷。
实施例2
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在700℃降温静置2.0h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度765℃，精炼的时间为15min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为24次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为21mm/min，冷却水强度为28m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为180mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为25HZ，低频电流为105mA，拉锭速度为30mm/min，冷却水强度为40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为735mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为1800mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：9.0％、Y：2.3％、Zr：0.3％、Er：0.10％、Ag：0.20％和余量的Mg。
图2为实施例2制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图。由图2可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯表面无开裂现象以及缺陷。
实施例3
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在690℃降温静置2.5h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度765℃，精炼的时间为16min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为20次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为95mA，拉锭速度为14mm/min，冷却水强度为21m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为250mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为28mm/min，冷却水强度为33m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为730mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为1700mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.0％、Y：2.0％、Zr：0.5％、Er：0.30％、Ag：0.30％和余量的Mg。
图3为实施例3制备得到的VW93M镁合金超大锭坯的实物图。由图3可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯表面无开裂现象以及缺陷。
实施例4
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在693℃降温静置2.1h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度760℃，精炼的时间为18min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为20次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为15HZ，低频电流为105mA，拉锭速度为25mm/min，冷却水强度为30m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为400mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为25HZ，低频电流为105mA，拉锭速度为35mm/min，冷却水强度为40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为680mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为3500mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：9.0％、Y：2.0％、Zr：0.4％、Er：0.20％、Ag：0.40％和余量的Mg。
实施例5
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在680℃降温静置1.5h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度765℃，精炼的时间为20min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为25次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为105mA，拉锭速度为21mm/min，冷却水强度为25m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为250mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为655℃，电磁场频率为25HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为30mm/min，冷却水强度为39m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为750mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为1800mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：9.5％、Y：3.0％、Zr：0.3％、Er：0.05％、Ag：0.05％和余量的Mg。
对比例1
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌并撒入覆盖剂，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在695℃降温静置2.5h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度760℃，精炼的时间为15min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；所述精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为15次；所述呈十字移动为所述氩气通入位置在熔体底部先水平方向沿径向从左到右移动，随后垂直方向沿径向从上到下移动；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述步骤(2)中半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为25mm/min，冷却水强度为35m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为730mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为2500mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.5％、Y：2.0％、Zr：0.4％、Er：0.15％、Ag：0.10％和余量的Mg。
对比例1的制备方法中，由于未采用分段控制，在半连续浇铸至镁合金拉锭的长度为180mm时，可听到大裂纹形成的爆响，经冷却取出后观察，发现沿底部向上形成贯穿整个铸锭的纵向裂纹，浇铸直径为730mmVW93M镁合金锭坯失败。
对比例2
一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，为以下步骤：
(1)先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-20Er中间合金和纯Ag，在加入合金原料的过程中通入氩气进行搅拌，接着依次进行扒渣和精炼，然后进行取样成分分析，成分合格，进行二次扒渣，最后在695℃降温静置2.5h得到合金熔液；
所述熔化的温度保持在740～775℃的范围内，当温度低于740℃时进行加热；所述精炼的温度760℃，精炼的时间为15min，所述精炼过程中撒入覆盖剂；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液在装配有励磁线圈的结晶器中进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述半连续浇铸为依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为15HZ，低频电流为95mA，拉锭速度为14mm/min，冷却水强度为25m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为200mm；
所述二段半连续浇铸的参数为：温度为650℃，电磁场频率为20HZ，低频电流为100mA，拉锭速度为25mm/min，冷却水强度为35m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为730mm，VW93M镁合金超大锭坯的长度为2500mm；
按质量百分比计，所述VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.5％、Y：2.0％、Zr：0.4％、Er：0.15％、Ag：0.10％和余量的Mg。
对比例2的制备方法中，由于熔铸过程未撒入覆盖剂，且未对精炼过程中的通气方式进行控制，最终得到VW93M镁合金锭坯(直径为730mm)内部存在大量缺陷，探伤等级达不到A级，低于B级。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种VW93M镁合金超大锭坯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将合金原料熔化后依次进行扒渣和精炼，得到合金熔液；每次加入合金原料时还包括撒入覆盖剂；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔液进行半连续浇铸，得到VW93M镁合金超大锭坯；
所述步骤(1)中精炼的方式为熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，所述氩气通入时在熔体底部呈十字移动，所述十字移动的次数为5～30次；
所述半连续浇铸包括依次进行的一段半连续浇铸和二段半连续浇铸；
所述一段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为10～20HZ，低频电流为90～105mA，拉锭速度为14～28mm/min，冷却水强度为20～35m3/h；所述一段半连续浇铸得到的拉锭的长度为150～500mm；
所述二段半连续浇铸的参数包括：温度为645～660℃，电磁场频率为15～25HZ，低频电流为95～110mA，拉锭速度为21～35mm/min，冷却水强度为25～40m3/h；所述VW93M镁合金超大锭坯的直径为630～800mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合金原料包括高纯镁锭、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔化的方式为：先将高纯镁锭熔化，然后依次加入Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Er中间合金和纯Ag。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中精炼的温度为700～780℃，精炼的时间为10～25min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中精炼结束后还包括对精炼的产物进行取样成分分析，当所述精炼的产物的成分合格时，对所述精炼的产物进行二次扒渣，然后降温静置；当所述精炼的产物的成分不合格时，根据配料表计算重新补料，然后重复扒渣和精炼操作，直至所述精炼的产物的成分合格。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的半连续浇铸在装配有励磁线圈的结晶器中进行。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述步骤(2)中VW93M镁合金超大锭坯的成分为：Gd：8.0～9.6％、Y：1.8～3.2％、Zr：0.3～0.7％、Er：0.02～0.3％、Ag：0.02～0.50％和余量的Mg。
8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制备得到的VW93M镁合金超大锭坯。
9.权利要求8所述VW93M镁合金超大锭坯在航空航天、武器装备、汽车工业和储氢材料领域中的应用。
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