一種Sn、Mn復合增強的Mg-Al-Zn合金的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種Sn、Mn復合增強的Mg-A^化合金材料，屬于金屬材料類領域。
【背景技術】
[0002] 儀合金具有高的比強度和剛度、磁屏蔽性能、切削性能、減震性能及可回收性，使 得儀合金近年來在工業上得到了越來越廣泛的應用。其中，又W儀合金在汽車零部件中的 應用為重點，W滿足汽車工業輕量化的要求。輕量化材料對汽車工業的可持續性發展具有 重要意義，它不僅關系到車輛的節能、減排、安全、成本等諸多方面，而且汽車輕量化材料的 應用對世界能源、自然資源和環境保護具有深刻的影響，它已成為汽車材料技術發展的主 導方向。由于汽車輪毅、發動機等上的部件需要采用較高強度和較高塑性的材料，并有較好 的耐磨，耐腐蝕，W在較惡劣的環境條件下使用，所W儀合金在汽車上的應用是研究應用的 熱點。Sn元素無毒，其烙點較低只有232°C，因此，在儀合金烙煉溫度下容易加入。Mg-A^^ 合金不僅成本較低，而且具有良好的力學性能、鑄造性能W及耐腐蝕性能，因此成為儀侶鋒 系中應用最為廣泛的的合金之一，用于制造形狀復雜的薄壁鑄件，但是制作發動機和傳動 機的殼體、手動工具等，強度則偏低，綜合力學性能達不到發動機和傳動機的殼體零件的使 用要求。目前，提高儀合金強度的有效的途徑主要有合金化、強化相增強、變質和晶粒細化 處理等。研究表明，添加適量的元素能細化儀合金的鑄態組織，并具有合金化效果，可W使 儀合金的力學性能和耐腐蝕性等都有所提高，其合金液的流動性提高，有利于材料成形，因 而引起了人們的積極關注。對Mg-A^化合金進行適當的T6熱處理，還可產生固溶時效強 化作用，提高合金的屈服強度和硬度。

【發明內容】

[0003] 本發明針對目前Mg-A^化合金強度低的狀況，提供了一種Sn、Mn組元復合增強 Mg-A^^合金材料的制備技術。在Mg-A^化系的AZ91儀合金為基礎，W適當工藝加入一 定量的Sn和Mn,運樣既保留了該系合金較高塑性的優點，又改善了合金的強度和硬度。與 傳統AZ91鑄造儀合金相比，本發明制得的儀合金在綜合力學性能方面得到明顯提高，合金 的抗拉強度、屈服強度、硬度分別達到：154~193MPa、102~121MPa、73~89皿。采用所發明的 制備工藝，合金烙煉溫度較低，Sn損耗少，Mn容易加入，成分易于控制，從而提升了合金品 質。
[0004] 本發明的特點在于： 通過將Sn、Mn元素添加到Mg-A^^合金中，通過復合固溶強化、彌散強化、細晶強化作 用，在不明顯降低該系儀合金優良塑性的前提下有效提高了儀合金的強度、硬度等性能。金 相組織顯示，加入Sn、Mn元素后，連續的網狀組織變得細小、分散，網狀組織明顯減少，大部 分連續狀物沿著晶界析出，且基體內斷續分布的第二相數量增多，產生彌散強化和細晶強 化作用；加入的Sn,-部分溶于基體中起到起到固溶強化的作用，另一部分生成M拓Sn相， 阻礙e-Mgi/liz的形成，并對P相生長有一定的阻礙作用，使連續網狀分布轉變為斷續狀 分布。從而減少e相對基體合金的割裂，提高了合金的強度。MgzSn強化相使得合金的硬 度明顯提高。Mn元素的添加可W提高儀合金的耐腐蝕性，細化晶粒。所WSn、Mn元素產生 的復合固溶強化、彌散強化、細晶強化作用是使合金力學性能得到明顯提高的主要原因。 陽0化]本發明是通過W下步驟來實現的： 本發明儀合金由W下重量配比的組分組成：8. 3%~9. 7%A1、0. 35%~1. 0%Zn、 0. 1%~0. 8%Mn，0. 2%~2. 0%Sn，其余為儀和不可避免雜質。其中，Mn是W Al-Mn中間合金的形 式加入的，其組元重量配比為：10%Mn，其余為侶。
[0006]本發明的儀合金材料最佳的合金成分重量配比為：9.0%A1、1. 0%Zn、0.3%Mn、 1. 0%Sn，其余為儀和不可避免雜質。
[0007] 本發明儀合金的制備方法為： (1) 按重量配比為10%Mn、90%Al為原料，放入石墨-粘±相蝸中，使用中頻爐加熱烙化， 攬拌均勻后，靜置5~10分鐘后誘注金屬型，制得M-10%Mn中間合金； (2) 將一定質量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸中，并在電阻 爐中加熱烙化，當溫度達到500°C左右時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護，待合金 完全烙化、烙體溫度達到720~760°C時，加入預熱到100~150°C的純錫錠和純鋒錠，待合金 完全烙化并將合金液升溫至73(TC~76(TC后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉，靜置15~25分鐘 后誘注鋼模中凝固成形，得到一種Sn、Mn復合增強的Mg-A^^合金； (3) 合金的T6熱處理參數為：固溶溫度是410~420°C，時間為14~1她，時效溫度是 160~170°C，時間為18~2地。
【具體實施方式】 陽00引 實施例1 本發明實施例材料的組成重量配比（Wt%)為：9.0%A1、1. 0%Zn、0. 3%Mn、0. 2%Sn，其余為 儀和不可避免雜質。
[0009] 采取W下工藝步驟制得： (1)制備M-10%Mn中間合金：按重量配比為10%Mn、90%Al為原料，放入石墨-粘±相 蝸中，使用中頻爐加熱烙化，攬拌均勻后，靜置5分鐘后誘注金屬型，制得M-10%Mn中間合 金； 似合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸 中，并在電阻爐中加熱烙化，當溫度達到500°C時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護， 待合金完全烙化、烙體溫度達到720°C時，加入預熱到100°C的純錫錠和純鋒錠，待合金完 全烙化并將合金液升溫至73(TC后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉、靜置20分鐘后誘注鋼模中 凝固成形，得到該鑄造儀合金，所得合金性能見表1。
[0010] 實施例2 本發明實施例材料的組成重量配比（wt%)為：8. 5%A1、0. 4%Zn、0. 3%Mn，1. 9%Sn，其余為 儀和不可避免雜質。
[0011] 采取W下工藝步驟制得： (1)按照實施例1步驟1制備M-10%Mn中間合金； 似合金烙煉：將W上重量配比的Mg錠、Al錠和M-10%Mn中間合金原料放入鋼相蝸 中，并在電阻爐中加熱烙化，當溫度達到500°C時通入SFe:C〇2體積比為1:200的氣體保護， 待合金完全烙化、烙體溫度達到73(TC時，加入預熱到15(TC的純錫錠和純鋒錠，待合金完 全烙化并將合金液升溫至750°C后，攬拌均勻，加入精煉劑精煉、靜置15分鐘后誘注鋼模中 凝固成形，得到該鑄造儀合金，所得合金性能見表1。 陽〇1引實施例3 本發明實施例材料的組成重量配比（wt%)為：9. 0%A1、