高純mg-cu-y合金熔煉工藝研究_第1頁
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1、高純高純MgCuY合金熔煉工藝研究合金熔煉工藝研究毛貴國,劉俊成,何慶坤,王進(山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,山東淄博255049)摘要:摘要:在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中制取高純鎂基MgCuY合金。根據(jù)熒光光譜分析結(jié)果,考察中間合金、保溫時間以及澆鑄模具對合金成分均勻性的影響。結(jié)果表明,中間合金的熔煉對于合金成分的均勻有決定性的影響,保溫時間越長越有利于合金元素分布均勻,澆鑄模具影響合金在凝固過程中的偏析程度,保護氣體可以抑制合金液的揮發(fā)

2、,對合金成分均勻性影響較小。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:感應(yīng)熔煉;成分均勻性;高純合金;MgCuY合金中圖分類號:中圖分類號:TG244TG146.22文獻標(biāo)識碼:文獻標(biāo)識碼:A文章編號:文章編號:10077545(2012)05000000ResearchonMeltingTechnologyofHighPurityMgCuYAlloyMAOGuiguoLIUJunchengHEQingkunWANGJin(CollegeofMaterialsS

3、cienceEngineeringShongUniversityofTechnologyZibo255049ShongChina)Abstract:HighpurityMgCuYalloyswaspreparedinvacuumintermediatefrequencyinductionsmeltingfurnaces.Theeffectsofintermediatealloyholdingtimecastingmouldontheal

4、loycompositionhomogenizationwereinvestigatedaccdingtofluescencespectrumanalysisresult.Theresultsshowthatthesmeltingofintermediatealloyhascriticaleffectonalloycompositionhomogenizationthelongerholdingtimeisinfavofthealloy

5、compositionhomogenizationcastingmouldcouldeffectthesegregationdegreeofalloyduringsolidificationthepressureofprotectiongascouldefficientlyinhibitthevolatilizationofmoltenalloyhoweverhasnoinfluenceonthehomogenizationofchem

6、icalcomposition.Keywds:inductivesmeltinghomogenizationhighpurityalloyMgCuYalloy鎂合金具有密度小、比強度高、減震性好[1]、散熱性佳以及易于回收、抗電磁干擾及屏蔽能力強等諸多優(yōu)點[2],同時常規(guī)的鎂合金耐腐蝕性能差、韌性不高,制約了鎂合金的廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在塊體鎂基非晶合金[3]能較好地解決這一矛盾。制備塊體非晶合金要求母合金有較高的純度和成分均勻性。但是鎂的活性

7、極高,在熔煉過程中極易氧化燃燒[4],鎂的熔點低,熔煉過程中揮發(fā)嚴(yán)重,鎂的密度小,在與其他金屬元素合成熔煉過程中難以保證合金成分均勻[5]。本試驗通過通入高純氬氣作為保護氣體[6],通過中頻感應(yīng)熔煉爐的電磁攪拌作用和對熔煉合金液的機械攪拌,使合金液充分均勻混合[7]。試驗研究了保護氣體壓力、中間合金、保溫時間、澆鑄模具等因素對合金成分均勻性的影響。1試驗方案試驗方案采用99.95%的工業(yè)純鎂、99.9%電解銅板和99.99%高純釔在高純

8、氧化鎂坩堝中感應(yīng)熔煉設(shè)計成分為Mg65%、Cu25%、Y10%的高純合金。首先將金屬銅和釔放入坩堝中,金屬鎂放入爐體上部的加料倉內(nèi),對真空中頻感應(yīng)爐(ZG10A)抽真空,使?fàn)t內(nèi)真空度達到103Pa。通入高純氬氣作為保護氣體。熔煉分兩步進行,首先熔煉銅釔中間合金,銅釔熔化后,升高溫度至1600℃對銅釔合金進行精煉,同時使銅釔混合均勻,然后降低溫度至450℃,從爐頂加料口加入純鎂??刂茽t溫使鎂緩慢融化,鎂完全熔化后保溫5~10min,最后將

9、合金液澆入預(yù)熱的模具中。對澆鑄出來的Φ50mm50mm的圓柱鑄錠在上、中、下取圓餅試樣,然后在圓餅試樣的圓心、r4、r2、3r4和邊沿處取樣,采用XRF檢測合金的成分均勻性。2試驗結(jié)果及分析試驗結(jié)果及分析2.1中間合金對均勻性的影響中間合金對均勻性的影響金屬鎂、銅和釔的熔點分別是650℃、1083℃和1522℃。如果鎂、銅和釔直接混合熔煉,則鎂會首先熔化,隨著溫度升高鎂大量揮發(fā),未完全熔化的金屬銅和釔會進入鎂液中。由于熔體過熱度低和合金

10、化的作用時間有限,從而鑄錠中易形成金屬釔的不熔塊,嚴(yán)重影響了合金成分的均勻性。本試驗采用兩步熔煉方法,首先熔煉銅釔中間合金,并在氬氣保護氣氛下進行高溫精煉,使銅與釔充分熔化并且混合均勻。然后降低溫度加入鎂,銅釔還未完全凝固,有利于和鎂的合金化,最后獲得的鎂、銅、釔合金成分的均勻。基金項目:基金項目:山東省科技發(fā)展計劃項目(2009GG10003038)doi:10.3969j.issn.10077545.2012.05.015圖1保溫保

11、溫10min后不同元素在合金中不同位置的分布圖后不同元素在合金中不同位置的分布圖Fig.1Distributionofalloyelementsiningotatdifferentpositionf10minholdingtime不同部位合金保溫10min后的顯微組織見圖2。圖2不同部位合金的顯微組織(不同部位合金的顯微組織(200):):(a)上部位置上部位置3(b)中部位置中部位置8(c)下部位置下部位置13Fig.2Microst

12、ructureofalloyiningotatdifferentposition(200):(a)upperposition3(b)dleposition8(c)bottomposition133結(jié)論結(jié)論1)保溫時間對MgCuY合金均勻性有較大的影響,保溫時間越長,合金成分越均勻。2)CuY中間合金的熔煉對于合金成分均勻性影響較大,中間合金與Mg的熔點越接近越有利于合金成分均勻。3)澆鑄模具的導(dǎo)熱性能對合金成分均勻有影響,模具材料導(dǎo)熱率

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