目前,较常见的铸造镁合金有 Mg - Al、 Mg - RF等系列。然而,铸造镁合金的力学性能不够理想,产品形状尺寸存在一定的局限性且容易产生组织缺陷, 导致镁合金的使用性能和应用范围受到很大限制。
具体的熔炼铸造过程分六步:
(1)配料:按炉化5kg 镁合金,根据镁合金板材熔炼铸造原料配比表进行计算,确定各组分的用量,然后进行称量取材,再放入烘箱进行烘干处理后备用。
(2)装料熔炼:给熔炉进行加热,装入称取的合金原料,待炉温升至650℃时,轻轻加入炉料35%Mg,并同时输入保护气体,再继续给熔炉缓慢加热升温熔炼。
(3)合金化:待炉温升至700℃时保持温度确保合金原料完全熔化,然后加入配料5%Zn,以及强化元素稀土Nd,再进行连续搅拌约150s,确保熔炉内原料完全熔化,再继续给熔炉缓慢加热升温,直至熔炉内溶液温度达到730℃时进行变质处理。
(4)变质处理:熔炉内溶液温度达到730℃时,逐渐加入变质剂并同时进行搅拌操作,防止溶液飞溅和混合不均,然后静置保温约5min,以确保溶液进行充分变质处理。
(5)静置浇注:撇去熔炉内溶液浮渣,并继续静置15min,然后将熔炉内溶液缓缓浇注到镁合金板材模具中,保持模具水平静置。
(6)冷却取用:待模具内镁合金板材完全成形冷却,再从模具中取出进行切割处理,长宽厚尺寸分别为180mm×50mm×8mm,以留作焊接试验使用。
镁合金是以镁为基体,同时加入其他元素合金化而成,能够改善材料的物理、力学、热力学、耐腐蚀等性能,从而满足不同领域及工作环境的需求 。稀土元素能够在一定程度上改善镁合金的熔体净化效果和铸造能力,同时能够优化组织,提高材料的力学性能及抗氧化和抗蠕变性能 ,使镁合金强度提高1.5~2.5倍,极限工作温度提升至350℃,且耐蚀性能显著提升,拓展了镁合金的应用领域。Gd对镁合金具有显著的强化效果,但其高昂的价格限制了Mg-Gd系合金的应用与推广,因此,需要寻找到与Gd作用相似且廉价的合金化元素。Er在镁合金中与Gd具有类似的作用,这使得新型含Er铸造镁合金的应用成为可能,且价格低廉,目前已开发出了一系列具有较高强度和热稳定性的含Er铸造镁合金。本课题综述了Er对铸造镁合金熔体、组织与性能的影响规律及其作用原理,构建了含Er稀土镁合金固溶度变化简易模型,展望了含Er镁合金未来的研究方向。