一種耐磨鎂合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鎂合金制備【技術領域】，更具體地說，涉及一種耐磨鎂合金，本發(fā)明還涉及一種耐磨鎂合金的制備方法，鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：Al為16～19wt%，Si為0.3～1.0wt%，Cr為0.80～2.5wt%，Ni為0～2.0wt%，B為0.0001～0.1wt%，余量為Mg，本發(fā)明硼的加入使鎂合金組織中的顆粒細化，并且分布更加均勻彌散，不添加鎘、錳金屬等有毒金屬的情況下，提高鎂合金的耐磨性，降低生產成本。
【專利說明】一種耐磨鎂合金

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金制備【技術領域】，更具體地說，涉及一種耐磨鎂合金，本發(fā)明還涉及一種耐磨鎂合金的制備方法。

【背景技術】
[0002]鎂合金具有密度低、比強度及比剛度高、電磁屏蔽性能好、易于回收利用等一系列優(yōu)點，被譽為二十一世紀的綠色材料。但是，由于鎂的化學活性高，鎂合金的整體耐磨性能較差，極大地限制了鎂合金的應用。耐磨鎂合金的開發(fā)，為擴大鎂合金的應用提供了良好的技術支撐。
[0003]隨著現代工業(yè)的發(fā)展，其抗磨配件重達幾噸到幾十噸，而有效厚度均在1cm以上，傳統超耐磨鎂合金難以滿足應用需求。研究表明:在不同的載荷區(qū)間，磨損質量損失的變化速率不同，其中50?75N區(qū)間磨損質量損失的速率較低，75?100N區(qū)間的磨損質量損失的速率最大。載荷增加使磨損質量損失更加顯著，磨損形式發(fā)生由氧化磨損到磨粒磨損再到剝落磨損轉變，磨損越來越嚴重。但普通鎂合金的耐磨性不高。因此，人們在對鎂合金中加入微量元素方面做了大量的研究，以尋求提高鎂合金的力學性能、加工硬化能力及耐磨性的方法。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種含硼的耐磨鎂合金，克服現有耐磨鎂合金存在的在低沖擊載荷或低應力下，達不到加工硬化程度，耐磨性得不到較好發(fā)揮的缺陷，彌補傳統耐磨鎂合金在應用中的不足，如在低應力、低沖擊條件下由于加工硬化不充分而耐磨性不足、在嚴寒條件下(-20?-40°C )服役，容易發(fā)生低溫脆斷現象等。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的技術方案:
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為16?19wt%，Si為0.3 ?1.0wt%, Cr 為 0.80 ?2.5wt%, Ni 為 O ?2.0wt%, B 為 0.0001 ?0.lwt%，余量為 Mg。
[0006]優(yōu)選的，含硼含量為0.0006wt%。
[0007]優(yōu)選的，含硼含量為0.004wt%。
[0008]一種耐磨鎂合金的制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)預熱:將鎂、鋁、硅、鉻、鎳、硼以及坩鍋在干燥箱中烘干預熱至230°c；
(2)溶煉:預熱的鎂放入坩鍋中加熱至650°C?720°C溶化，同時通入保護性氣體SF6與CO2,氣體流量CO2:4-6L/min, SF6:0.04-0.07L/min,當溶煉爐內的溫度接近750 °C時，再依次加入預熱的鋁、硅、鉻、鎳，將溫度升高到800°C后，進行第一次保溫，保溫時間為10mirT20min，保溫結束，添加預熱的部分硼，添加量為硼總量的309Γ40%，然后進行第一次攬拌，攪拌時間2min?4min ;繼續(xù)升溫至850°C進行第二次保溫,保溫時間為20min?40min,保溫結束，添加預熱的余下硼，然后進行第二次攪拌，攪拌時間約為2mirT4min ;再靜置20min?30min ； (3)澆注:當溫度降低到750°C時開始進行繞入，模具溫度為220°C，繞注成圓鑄淀在空氣中自然冷卻；
(4)固溶處理:對鑄錠進行擠壓處理，得到鎂合金的棒材，棒材在400°C?450°C的環(huán)境中保溫2tT3h，46(TC飛20°C的環(huán)境中保溫12tT24h，然后將棒材放入到室溫的水中進行淬火；
(5)時效處理:合金固溶處理后，分別在120°C?180°C的溫度條件下進行時效處理，時效時間為24h?48h。
[0009]優(yōu)選的，在步驟(2)中，向所述坩堝內先后加入的鎂、鋁、硅、鉻、鎳、硼分別為純鎂金屬、純鋁金屬、純硅、純鉻金屬、純鎳金屬和純硼。
[0010]本發(fā)明的有益技術效果:
(I)硼的加入使鎂合金組織中的顆粒細化，并且分布更加均勻彌散，不添加鎘、錳金屬等有毒金屬的情況下，提高鎂合金的耐磨性，降低生產成本。
[0011](2)在低沖擊磨料磨損條件下，含硼的耐磨鎂合金，相對耐磨性達1.68。
[0012](3)硼含量為0.0040%時，經水韌處理后，擁有較好的綜合性能，抗拉強度為305MPa，延伸率 20%，磨耗(荷載 100N，磨損 10min) 4mg。
[0013]具體實施方
本發(fā)明所用的干燥箱為101-3型干燥箱，熔煉爐為SG-9-10型電阻坩鍋爐，不銹鋼坩鍋尺寸為Φ 147x250mm，澆注模具尺寸為Φ63χ135πιπι。力學性能測試按照GB/T 4338-2006標準進行，力學性能測試儀器為東莞正邦檢測設備有限公司產BA-100C-5型萬能材料力學性能測試儀。
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步具體說明。
[0015]實施例1
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:Al為16wt%，Si為
0.3wt%, Cr 為 0.80wt%, B 為 0.0001wt%，余量為 Mg。
[0016]一種耐磨鎂合金的制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)預熱:將純鎂金屬、純鋁金屬、純硅、純鉻金屬和純硼。以及坩鍋在干燥箱中烘干預熱至230 0C ；
(2)溶煉:預熱的鎂放入坩鍋中加熱至650°C°C溶化，同時通入保護性氣體SF6與CO2,氣體流量CO2:4L/min, SF6:0.04L/min,當溶煉爐內的溫度接近750°C時，再依次加入預熱的純鋁金屬、純硅、純鉻金屬，將溫度升高到800°C后，進行第一次保溫，保溫時間為lOmin，保溫結束，添加預熱的部分純硼，添加量為純硼總量的30%，然后進行第一次攬拌，攪拌時間2min ;繼續(xù)升溫至850°C進行第二次保溫，保溫時間為20min，保溫結束，添加預熱的余下硼，然后進行第二次攪拌，攪拌時間約為2min ;再靜置20min ；
(3)澆注:當溫度降低到750°C時開始進行繞入，模具溫度為220°C，繞注成圓鑄淀在空氣中自然冷卻；
(4)固溶處理:對鑄錠進行擠壓處理，得到鎂合金的棒材。棒材在400°C的環(huán)境中保溫2h，460°C°C的環(huán)境中保溫12h，然后將棒材放入到室溫的水中進行淬火；
(5)時效處理:合金固溶處理后，分別在120°C的溫度條件下進行時效處理，時效時間為 24h。
[0017]制備的鎂合金抗拉強度為386MPa，延伸率16%，磨耗(荷載100N，磨損10min)20mgo
[0018]實施例2
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:Al為19wt%，Si為
1.0wt%, Cr 為 2.5wt%, Ni 為 2.0wt%, B 為 0.lwt%，余量為 Mg。
[0019]一種耐磨鎂合金的制備方法，該方法包括以下步驟:
(O預熱:將鎂金屬、純鋁金屬、純硅、純鉻金屬、純鎳金屬和純硼以及坩鍋在干燥箱中烘干預熱至230°c ；
(2)溶煉:預熱的鎂放入坩鍋中加熱至720°C溶化，同時通入保護性氣體SF6與0)2，氣體流量CO2:6L/min, SF6:0.07L/min,當溶煉爐內的溫度接近750°C時，再依次加入預熱的純鋁金屬、純硅、純鉻金屬、純鎳金屬，將溫度升高到800°C后，進行第一次保溫，保溫時間為120min,保溫結束，添加預熱的部分純硼，添加量為硼總量的40%，然后進行第一次攬拌，攪拌時間4min ;繼續(xù)升溫至850°C進行第二次保溫，保溫時間為40min，保溫結束，添加預熱的余下硼，然后進行第二次攪拌，攪拌時間約為4min ;再靜置30min ；
(3)澆注:當溫度降低到750°C時開始進行繞入，模具溫度為220°C，繞注成圓鑄淀在空氣中自然冷卻；
(4)固溶處理:對鑄錠進行擠壓處理，得到鎂合金的棒材，棒材在450°C的環(huán)境中保溫3h，520°C的環(huán)境中保溫24h，然后將棒材放入到室溫的水中進行淬火；
(5)時效處理:合金固溶處理后，分別在180°C的溫度條件下進行時效處理，時效時間為 48h。
[0020]制備的鎂合金抗拉強度為376MPa，延伸率12%，磨耗(荷載100N，磨損10min)5mg。
[0021]實施例3
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:Al為17wt%，Si為0.4wt%, Cr 為 1.0wt%, Ni 為 0.6wt%, B 為 0.0003wt%，余量為 Mg。
[0022]一種耐磨鎂合金的制備方法，該方法包括以下步驟:
Cl)預熱:將純鎂金屬、純鋁金屬、純硅、純鉻金屬、純鎳金屬和純硼以及坩鍋在干燥箱中烘干預熱至230°C ；
(2)溶煉:預熱的鎂放入坩鍋中加熱至660°C溶化，同時通入保護性氣體SF6與0)2，氣體流量CO2:5L/min, SF6:0.05L/min,當溶煉爐內的溫度接近750°C時，再依次加入預熱的純鋁金屬、純硅、純鉻金屬、純鎳金屬，將溫度升高到800°C后，進行第一次保溫，保溫時間為15min，保溫結束，添加預熱的部分純硼，添加量為純硼總量的35%，然后進行第一次攬拌，攪拌時間3min ;繼續(xù)升溫至850°C進行第二次保溫，保溫時間為30min，保溫結束，添加預熱的余下硼，然后進行第二次攪拌，攪拌時間約為3min ;再靜置25min ；
(3)澆注:當溫度降低到750°C時開始進行繞入，模具溫度為220°C，繞注成圓鑄淀在空氣中自然冷卻；
(4)固溶處理:對鑄錠進行擠壓處理，得到鎂合金的棒材，棒材在420°C的環(huán)境中保溫
2.5h，490°C的環(huán)境中保溫13h，然后將棒材放入到室溫的水中進行淬火；
(5)時效處理:合金固溶處理后，分別在160°C的溫度條件下進行時效處理，時效時間為 36h。
[0023]制備的鎂合金抗拉強度為352MPa，延伸率3.9%，磨耗(荷載100N，磨損10min)6mg。
[0024]實施例4
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:Al為18wt%，Si為0.6wt%, Cr 為 1.0wt%, Ni 為 0.7wt%, B 為 0.0006wt%，余量為 Mg。
[0025]耐磨鎂合金的制備方法及工藝參數同實施例1。
[0026]制備的鎂合金抗拉強度為290MPa，延伸率11%，磨耗(荷載100N，磨損10min)8mg。
[0027]實施例5
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為18.5wt%, Si為0.65wt%, Cr 為 1.5wt%, Ni 為 0.9wt%, B 為 0.004wt%，余量為 Mg。
[0028]耐磨鎂合金的制備方法及工藝參數同實施例2。
[0029]制備的鎂合金抗拉強度為305MPa，延伸率20%，磨耗(荷載100N，磨損10min)4mg。
[0030]實施例6
一種耐磨鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為18.5wt%, Si為
0.65wt%, Cr 為 1.5wt%, Ni 為 1.85wt%, B 為 0.009wt%，余量為 Mg。
[0031]耐磨鎂合金的制備方法及工藝參數同實施例3。
[0032]制備的鎂合金抗拉強度為270MPa，延伸率13%，磨耗(荷載100N，磨損10min)9mg。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種耐磨鎂合金，其特征在于:該鎂合金的化學成分的重量百分含量:A1為16?19wt%, Si 為 0.3 ?1.0wt%, Cr 為 0.80 ?2.5wt%, Ni 為 O ?2.0wt%, B 為 0.0001 ?0.lwt%,余量為Mg。
2.根據權利要求1所述的一種耐磨鎂合金，其特征在于:所述含硼含量為0.0006wt%o
3.根據權利要求1所述的一種耐磨鎂合金，其特征在于:所述含硼含量為0.004wt%。
4.一種耐磨鎂合金的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1所述的耐磨鎂合金，該方法包括以下步驟: (1)預熱:將鎂、鋁、硅、鉻、鎳、硼以及坩鍋在干燥箱中烘干預熱至230°C； (2)溶煉:預熱的鎂放入坩鍋中加熱至650°C?720°C溶化，同時通入保護性氣體SF6與CO2,氣體流量CO2:4-6L/min, SF6:0.04-0.07L/min,當溶煉爐內的溫度接近750 °C時，再依次加入預熱的鋁、硅、鉻、鎳，將溫度升高到800°C后，進行第一次保溫，保溫時間為10mirT20min，保溫結束，添加預熱的部分硼，添加量為硼總量的30%?40%，然后進行第一次攬拌，攪拌時間2min?4min ;繼續(xù)升溫至850°C進行第二次保溫,保溫時間為20min?40min,保溫結束，添加預熱的余下硼，然后進行第二次攪拌，攪拌時間約為2mirT4min;再靜置20min?30min ； (3)澆注:當溫度降低到750°C時開始進行繞入，模具溫度為220°C，繞注成圓鑄淀在空氣中自然冷卻； (4)固溶處理:對鑄錠進行擠壓處理，得到鎂合金的棒材，棒材在400°C?450°C的環(huán)境中保溫2tT3h，46(TC飛20°C的環(huán)境中保溫12tT24h，然后將棒材放入到室溫的水中進行淬火； (5)時效處理:合金固溶處理后，分別在120°C?180°C的溫度條件下進行時效處理，時效時間為24h?48h。
5.根據權利要求4所述的一種耐磨鎂合金的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，向所述坩堝內先后加入的鎂、鋁、硅、鉻、鎳、硼分別為純鎂金屬、純鋁金屬、純硅、純鉻、純鎳金屬和純硼。
【文檔編號】C22C1/02GK104250698SQ201410519847
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月1日 優(yōu)先權日:2014年10月1日
【發(fā)明者】姬勝國 申請人:無棣向上機械設計服務有限公司