一种含Ag、Ca的AZ91镁合金及其制备方法
阅读说明：本技术 一种含Ag、Ca的AZ91镁合金及其制备方法 (AZ91 magnesium alloy containing Ag and Ca and preparation method thereof ) 是由 周晓雷 晏昊立 王晓民 张闯 王云鹏 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种含Ag、Ca的AZ91镁合金及其制备方法,属于金属材料技术领域。分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；然后将AZ91镁合金置于石墨坩埚中,通入CO-(2)和SF-(6)的混合气体,加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入Ag、Ca,搅拌均匀得到熔融体；将得到的熔融体继续精炼,降温保温；降温出渣得到精炼熔融体；将得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中,待冷却后,开模取出,得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。经本方法在AZ91镁合金的基础上添加少量的Ag、Ca,形成Ag-Ca合金而生成的产物,弥散分布在镁基体表面,这些数量之多的细小微粒均匀分布于基体中,提高了AZ91镁合金的力学性能。(The invention relates to an AZ91 magnesium alloy containing Ag and Ca and a preparation method thereof, belonging to the technical field of metal materials. Respectively carrying out heating and drying treatment on the AZ91 magnesium alloy and the graphite crucible; then placing the AZ91 magnesium alloy into a graphite crucible, and introducing CO 2 And SF 6 Heating the mixed gas to 750 ℃ to completely melt the alloy, adding Ag and Ca, and uniformly stirring to obtain a molten mass; refining the obtained molten mass, cooling and preserving heat; cooling and deslagging to obtain a refined molten mass; and casting the obtained refined molten mass into a preheated metal mold, cooling, opening the mold and taking out to obtain the AZ91 magnesium alloy containing Ag and Ca. By the method, a small amount of Ag and Ca is added on the basis of AZ91 magnesium alloy to form a product of Ag-Ca alloy, the product is dispersed and distributed on the surface of a magnesium matrix, and the large amount of fine particles are uniformly distributedIn the matrix, the mechanical property of the AZ91 magnesium alloy is improved.)
技术领域
本发明涉及一种含Ag、Ca的AZ91镁合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小，强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
但是，镁合金却存在着强度低的缺点被大大限制了应用范围。所以，在发挥镁合金的优势时也要尽可能的改善镁合金存在的劣势。而在镁合金中加入其它元素可以起到改善合金性能的作用，例如AZ91镁合金。
AZ91镁合金主要是依靠压力模具铸造辅以后加工的方式加工，A代表金属铝Al，Z代表金属锌Zn，9代表铝的含量为9%，1代表锌的含量为1%，特点是比强度高，主要用于电器产品的壳体、小尺寸薄型或异型支架等。AZ91属于铸造镁合金类，可以用电泳等表面方式改变外观。
因为合金的力学性能既与基体组织密切相关，也与第二相的性质（如硬度、强度等）、形态、尺寸、分布及体积分数等密切相关。合金拉伸时，合金中的这些硬脆相一般很难发生塑性变形，那么将在这些硬质相周围产生应力集中，这时裂纹就可能首先在硬质相中萌生、扩展；同时，这些粗大的硬脆相还会割裂基体，在拉伸过程中易产生应力集中，使裂纹沿第二相与基体晶粒的界面处产生、扩展。上述两方面作用的结果均会使合金材料的脆性增加，导致合金试样发生早期断裂，降低材料的力学性能。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种含Ag、Ca的AZ91镁合金及其制备方法。经本方法在AZ91镁合金的基础上添加少量的Ag、Ca，形成Ag-Ca合金而生成的产物，弥散分布在镁基体表面，这些数量之多的细小微粒均匀分布于基体中，再一次对镁基体起到了一个显著的强化作用，提高了AZ91镁合金的力学性能。本发明通过以下技术方案实现。
一种含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag0.3-3%，Ca0.3-3%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
一种含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；
（2）然后将AZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体，加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入Ag、Ca，搅拌均匀得到熔融体；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至765-785℃，通入Ar气精炼30-45min；然后降温至温度为700-720℃保温30-60min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
所述步骤（1）中AZ91镁合金加热干燥温度为450℃。
所述步骤（1）中石墨坩埚加热干燥温度为200 ℃。
所述步骤2中CO2和SF6体积比为99：1，混合气体通入量为0.1-0.5m3/h。
所述步骤（3）中Ar气的流量为8-12L/min。
本发明在AZ91镁合金中添加Ca可以增加硬度主要原因是由于α-Mg基体晶粒细化产生的细晶强化作用所致；同时，粗大的层片状AgCa相和粗大的网状β-Mg17Al12相逐渐断裂并相对细小化，对抗拉强度的提高也有一定贡献；还有，细小的AgCa相沿晶界析出，能够钉扎晶界，阻碍位错运动。
因此，在AZ91镁合金的基础上添加少量的Ag、Ca，形成Ag-Ca合金而生成的产物，弥散分布在镁基体表面，这些数量之多的细小微粒均匀分布于基体中，再一次对镁基体起到了一个显著的强化作用，提高了AZ91镁合金的力学性能。对于在炉喉上采用镁合金材料将是一次有意义的尝试。
本发明的有益效果是：
在AZ91镁合金的基础上添加少量的Ag、Ca，形成Ag-Ca合金而生成的产物，弥散分布在镁基体表面，这些数量之多的细小微粒均匀分布于基体中，再一次对镁基体起到了一个显著的强化作用，提高了AZ91镁合金的力学性能。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag0.5%，Ca0.5%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
如图1所示，该含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；AZ91镁合金加热干燥温度为450℃，干燥40min；石墨坩埚加热干燥温度为200℃，干燥40min；
（2）然后将99gAZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体（混合气体通入量为0.1m3/h），加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入0.5gAg、0.5gCa，搅拌均匀得到熔融体；CO2和SF6体积比为99：1；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至765℃，通入Ar气（Ar气的流量为8 L/min）精炼30min；然后降温至温度为700℃保温60min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
将本实施例得到的含Ag、Ca的AZ91镁合金在试样上的三个测量点处得到的硬度值分别为75HV、77HV、76HV，平均值为76HV，施加载荷为1.0，加载时间为10 s；与纯的AZ91镁合金硬度为71 HV相比，硬度明显提高。
实施例2
该含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag1%，Ca1%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
如图1所示，该含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；AZ91镁合金加热干燥温度为450℃，干燥40min；石墨坩埚加热干燥温度为200℃，干燥40min；
（2）然后将98gAZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体（混合气体通入量为0.5m3/h），加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入1gAg、1gCa，搅拌均匀得到熔融体；CO2和SF6体积比为99：1；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至765℃，通入Ar气（Ar气的流量为12L/min）精炼30min；然后降温至温度为700℃保温60min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
将本实施例得到的含Ag、Ca的AZ91镁合金在试样上的三个测量点处得到的硬度值分别为81HV、79HV、80HV,平均值为80HV，施加载荷为1.0，加载时间为10 s与纯的AZ91镁合金硬度为71 HV相比，硬度明显提高。
实施例3
该含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag1.5%，Ca1.5%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
如图1所示，该含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；AZ91镁合金加热干燥温度为450℃，干燥40min；石墨坩埚加热干燥温度为200℃，干燥40min；
（2）然后将97gAZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体（混合气体通入量为0.2m3/h），加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入1.5gAg、1.5gCa，搅拌均匀得到熔融体；CO2和SF6体积比为99：1；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至765℃，通入Ar气（Ar气的流量为10L/min）精炼30min；然后降温至温度为700℃保温60min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
将本实施例得到的含Ag、Ca的AZ91镁合金在试样上的三个测量点处得到的硬度值分别为85HV、86HV、86HV,平均值为85.7HV，施加载荷为1.0，加载时间为10 s与纯的AZ91镁合金硬度为71 HV相比，硬度明显提高。
实施例4
该含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag2%，Ca2%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
如图1所示，该含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；AZ91镁合金加热干燥温度为450℃，干燥40min；石墨坩埚加热干燥温度为200℃，干燥40min；
（2）然后将96gAZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体（混合气体通入量为0.3m3/h），加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入2gAg、2gCa，搅拌均匀得到熔融体；CO2和SF6体积比为99：1；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至785℃，通入Ar气（Ar气的流量为11L/min）精炼45min；然后降温至温度为720℃保温30min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
将本实施例得到的含Ag、Ca的AZ91镁合金在试样上的三个测量点处得到的硬度值分别为89HV、88HV、89HV,平均值为88.7HV，施加载荷为1.0，加载时间为10 s与纯的AZ91镁合金硬度为71 HV相比，硬度明显提高。
实施例5
该含Ag、Ca的AZ91镁合金，包含以下质量百分比组分：Ag2.5%，Ca2.5%，余量为AZ91镁合金，Ag、Ca、AZ91镁合金三者之和为100%。
如图1所示，该含Ag、Ca的AZ91镁合金的制备方法，其具体步骤包括：
（1）分别对AZ91镁合金和石墨坩埚进行加热干燥处理；AZ91镁合金加热干燥温度为450℃，干燥40min；石墨坩埚加热干燥温度为200℃，干燥40min；
（2）然后将95gAZ91镁合金置于石墨坩埚中，通入CO2和SF6的混合气体（混合气体通入量为0.3m3/h），加热到温度为750℃使合金完全熔化并加入2.5gAg、2.5gCa，搅拌均匀得到熔融体；CO2和SF6体积比为99：1；
（3）将步骤（2）得到的熔融体继续升温至775℃，通入Ar气（Ar气的流量为10L/min）精炼40min；然后降温至温度为710℃保温45min；继续降温至680℃，出渣得到精炼熔融体；
（4）将步骤（3）得到的精炼熔融体浇铸预热后的金属模具中，待冷却后，开模取出，得到含Ag、Ca的AZ91镁合金。
将本实施例得到的含Ag、Ca的AZ91镁合金在试样上的三个测量点处得到的硬度值分别为94HV、92HV、93HV平均值为93HV，施加载荷为1.0，加载时间为10 s与纯的AZ91镁合金硬度为71 HV相比，硬度明显提高。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种Mg-Nd-Mn三元耐热镁合金及其制备方法