Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103233138A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103233138103233138A(43)申请公布日2013.08.07(21)申请号201310157639.6(22)申请日2013.04.28(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人蒋斌周冠瑜潘复生黄小勇姜中涛(74)专利代理机构北京元本知识产权代理事务所11308代理人周维锋(51)Int.Cl.C22C1/06(2006.01)C22C23/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法，该晶粒细化剂由CaMgSn中间化合物、和Mg组成，其中，杂质的重量含量≤0.3％；利用颗粒细小的CaMgSn中间化合物作为基体在凝固时的异质形核核心，形成晶粒细小，添加量稳定，晶粒细化高效稳定。按照合理的配方在真空感应炉内制备细化剂，有效避免了元素烧损，成分可控性强，通过挤压加工，可使CaMgSn在基体中弥散分布，尺寸细小，进一步提高了细化能力。另外，按照本发明公开的配方及工艺细化AZ31含铝镁合金晶粒，所得镁合金的铸态晶粒尺寸为70μm，相较于同状态下的未加晶粒细化剂的镁合金的晶粒尺寸170μm，晶粒细化效果显著。CN103233138ACN10328ACN103233138A权利要求书1/1页1.一种Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂，其特征在于：由CaMgSn中间化合物、和Mg组成，其中，杂质的重量含量≤0.3％。2.权利要求1所述的Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a)按元素重量百分比组分Ca0.3-3％、Sn0.95-9.5％、余量Mg的配方取Ca和Mg装入通有惰性气体真空感应炉中，加热到720℃，保温至装入物质完全熔化，并搅拌均匀，然后按配方量加入Sn，在720℃保温至完全熔化，搅拌均匀使元素间充分反应，得到合金熔融物；b)将步骤a)所得合金熔融物浇铸到模具中，待铸锭冷却后，在400℃进行均匀化处理，然后在三向压应力作用下对铸锭进行挤压加工，得到含有CaMgSn中间化合物的Mg-Ca-Sn中间合金；c)将步骤b)所得的铸锭去头尾并铣皮，即得晶粒细化剂棒材。3.根据权利要求2所述的Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a)中，元素Ca的加入是通过加入Mg-20Ca中间合金来实现的。4.利用权利要求1所述的晶粒细化剂制备具有细小晶粒Mg-Al系镁合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：a)按重量百分比计取以下组分：Mg-Ca-Sn中间合金5-25％；AL2.5-3.5％；Zn0.5-1.5％；余量为Mg；杂质≤1％；按所述配方的量将Mg、AL、Zn装入通有惰性气体真空感应炉中，加热到720℃，保温至所述的Mg、AL、Zn完全熔化，并搅拌均匀，然后按所述配方的量加入Mg-Ca-Sn中间合金，在720℃保温至完全熔化，搅拌混合均匀，得到合金熔融物；b)将所得合金熔融物浇铸到模具中，待冷却得到铸态晶粒细化型Mg-Al系镁合金。2CN103233138A说明书1/7页Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及合金材料的生产加工技术领域，特别涉及一种AZ31镁合金的晶粒细化剂、该细化剂的制备方法及使用该细化剂制备细晶粒镁合金的方法。背景技术[0002]AZ31镁合金是最常用的镁合金之一，具有高的比强度、比刚度，优良的铸造性能和-1/2机械加工性能，但是强度和韧性较差。由Hall-patch(σ＝σ0+Kd)可知，对于K值较大的镁合金而言，晶粒细化是合金强韧化的有效方法。[0003]当前，镁合金的晶粒细化主要通过添加合金元素来实现。在不含铝的镁合金中，最有效的晶粒细化剂是锆元素；但是锆不能用于含铝镁合金，其原因在于锆元素与铝反应生成稳定的Al2Zr而失去晶粒细化效果。目前含铝镁合金的晶粒细化工艺主要分为以下几类：[0004](1)碳变质法：添加包括碳粉、含碳有机物(如C2Cl6)、含碳金属化合物(TiC)等，主要通过生成的Al4C3或Al2OC来细化镁基体。但反应产物含量不易控制，晶粒细化效果不稳定，引入氧化物或氯化物会污染镁合金熔体，释放氯气对环境和人体产生重大危害。而且，该方法的衰退期比较短，在工业应用中常常要二次变质，经济性和环保性较差。另外，将用于铝合金中的晶粒细化剂Al-C和Al-Ti-C等含碳中间合金加入到镁合金，虽然都一定程度细化了晶粒，但是依然无法解决上述问题。[0005]