一种超高塑性、高强度铸造镁合金及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种超高塑性、高强度铸造镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有许多优异的独特性能，如比强度高、比刚度高、导电导热性好，兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，良好的再生回用等优点，在汽车、通讯设备、航空等领域中具有良好的应用前景。尤其在轻量化方面，具有难以替代的显著优势。然而，镁的晶体结构为密排六方，滑移系少，塑性变形能力差，在很大程度上限制了其应用。铸造镁合金能够成型复杂形状，在生产中备受青睐，但铸造镁合金的缺点是塑性较差。专利200610045693.1和200710011886.X分别给出了改善镁合金性能的途径。然而，其工艺相对较复杂。此外，目前镁合金的种类较少，难以满足不同工况的要求，急需研制出一种超高塑性、高强度铸造镁合金。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种工艺简单、可靠，且易于推广应用的超高塑性、高强度铸造镁合金及其制备方法。
本发明的技术方案是：在气体保护下，将预热后的纯镁在预定的较低温度下进行熔化，然后将一定比例的锡和铝加入到熔体中，待完全熔化后搅拌均匀，再升温至较高预定温度精炼和清渣处理，最后浇注成锭。
一种超高塑性、高强度铸造镁合金，该合金的化学成分的质量百分比为：锡0.5-8.0，铝1.0-6.0，其余为镁。
所述的锡含量质量百分比为2.0-5.0，铝含量质量百分比为2.0-4.0；
根据上述的一种超高塑性、高强度铸造镁合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照镁合金成分比例进行备料；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将按比例配制的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将按比例配制的并经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭。
本发明与目前已有的技术相比具有以下特点：
本发明提供一种工艺简单、可靠，操作方便，且易于推广应用的铸造镁合金的成分及制备方法。
1)该铸造镁合金具有超高塑性，同时具有高强度，如铸态条件下，成分优化后的合金可获得延伸率为20-35％、抗拉强度为220-250MPa、多次轧制变形率大于80-85％。
2)锡和铝作为合金元素，本申请专利的成分范围未见报道；
3)采用铸造方法生产，工艺简单；
4)采用低温熔炼和元素均匀化，升至高温精炼和清渣，最大程度减少氧化烧损和污染；
【具体实施方式】
实施例一
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡0.5％，纯铝1％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-0.5Sn-1Al合金。
实施例二
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡2％，纯铝2％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-2Sn-2Al合金。
实施例三
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡3％，纯铝3％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-3Sn-3Al合金。该合金铸造性能为：延伸率大于30-35％、抗拉强度大于为230-250MPa、变形率大于85％。
实施例四
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡5％，纯铝2％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-5Sn-2Al合金。
实施例五
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡5％，纯铝4％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-5Sn-4Al合金。
实施例六
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡2％，纯铝4％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-2Sn-4Al合金。
实施例七
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡8％，纯铝1％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-8Sn-1Al合金。
实施例八
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡8％，纯铝6％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-8Sn-6Al合金。
实施例九
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡3％，纯铝6％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-3Sn-6Al合金。该合金铸造性能为：延伸率大于20-25％、抗拉强度大于为240-250MPa。
实施例十
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡4％，纯铝3％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-4Sn-3Al合金。
实施例十一
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡3％，纯铝5％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量的并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-3Sn-5Al合金。该合金变形率大于80％。
实施例十二
(1)按质量百分比称取原材料为：纯锡2％，纯铝5％，其余为镁；
(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至350-400℃，然后升温至650-680℃进行熔化；
(3)分别将上述含量地并且经过200℃预热的纯锡和纯铝加入镁熔体中，继续在650-680℃静置保温5-10分钟，然后搅拌2-20分钟，使成分均匀；
(4)加入2号熔剂，将温度升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-2Sn-5Al合金。