用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法
阅读：989发布：2023-03-14
专利汇可以提供用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于Mg 合金 的Mg-Al-Ca基 母合金 及其制造方法，并且涉及用于镁或镁合金的合金化母合金。为此，根据本发明的一个特征，当Ca:Al组成比保持在7:3至1:9之间时，基于合金中的重量百分比，以所述母合金总重量的高达85%（基于重量百分比）的量加入余量的Mg。制造方法包括以下步骤：通过选择组成来制备母合金的组分，其中当Ca:Al组成比保持在7:3至1:9（基于合金中的重量百分比）之间时，存在占母合金总重量的高达85%（基于重量百分比）的量的余量的Mg；顺序熔融Mg、Al和Ca；通过施加足够量的热使该组分完全熔融；以及迅速冷却该熔融金属。，下面是用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金，其中，当Ca:Al组成比基于所述合金中的重量百分比保持在7:3至1:9之间时，基于重量百分比以所述母合金总重量的高达85%的量加入余量的Mg。
2.根据权利要求1所述的Mg-Al-Ca基母合金，其中，所述Ca:Al组成比基于重量百分比保持在6:4至2:8之间。
3.根据权利要求1或2所述的Mg-Al-Ca基母合金，其中，所含有的Al含量为所述Mg-Al-Ca基母合金的总重量的15%或更高，基于重量百分比。
4.根据权利要求1或2所述的Mg-Al-Ca基母合金，其中，当Ca:Al组成比保持在
4.3:5.7时，所含有的Mg的量为所述母合金总重量的65%，基于重量百分比。
5.一种用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金的制造方法，所述制造方法包括：
通过选择组成来制备母合金的组分，其中当Ca:Al组成比基于所述合金中的重量百分比保持在7:3至1:9之间时，存在所述母合金总重量的高达85%的量的余量的Mg，基于重量百分比；
顺序熔融Mg、Al和Ca；
通过施加足够量的热使所述组分完全熔融；以及
固化所述熔融金属。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述熔融金属的固化包括快速冷却所述熔融金属。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，所述Ca:Al组成比基于重量百分比保持在6:4至2:8之间。
8.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，所含有的Al含量为所述Mg-Al-Ca基母合金的总重量的15%或更高，基于重量百分比。
9.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，在熔融中，首先熔融Mg，然后熔融Al，最后熔融Ca。
10.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，在熔融中，首先熔融Al，然后熔融Mg，最后熔融Ca。
11.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，在熔融中，Mg和Al一起熔融，然后熔融Ca。
12.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，在熔融中，Mg和Ca一起熔融，然后熔融Al。
用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法。
背景技术
[0002] Mg合金的密度约为1.8g/cm3，这是迄今为止市售的各种合金的最小密度水平，并且显示出较高的比强度和弹性模量。尤其是，Mg合金具有优异的振动或冲击吸收能力、导电和导热性、可加工性、在高温下的疲劳强度、冲击性能等等。具体而言，Mg合金具有符合许多领域中对重量轻的要求的各种有利性质，这些领域包括运输设备（如汽车、飞机等）、用于国防工业的设备、通用机械等等。
[0003] Mg合金的最有利优势之一是重量轻。目前市售的Mg合金的比重量范围为1.79至1.81，其比Al合金轻约35%或者更轻，并且显示出优异的机械性能。也就是说，尽管Mg合金在弹性模量和密度方面类似于Al或不锈钢，但与Al合金或塑料材料相比，其显示出显著减小重量的效果。
[0004] 由于Mg合金在相对较低的温度（温度范围为650℃至680℃）下熔融，尽管由于所使用的合金元素的种类而使得熔融温度稍有不同，但在回收Mg合金时仅消耗少量的能量。尤其是，能够仅以首次制造Mg合金锭所需能量的四分之一的能量回收Mg合金，从而显示出非常高的节能效果。从现场生产过程回收的Mg合金可被熔融以回收，之后除去杂质并还原组分，回收的Mg合金可以与新的Mg合金基本相同的状态被重复利用。另外，Mg合金的模制寿命比Al合金长至少两倍，并且其可制造性也比Al合金要高。因此，能够降低每一单一部分所需的制造成本。
[0005] 如果在合金的制造中加入一组元素，则它们可能不能被适当地混合。因此，为了以统一的量加入所使用的合金元素，通常的情况是，含有较大量所加入元素的合金作为合金流（flux）单独制备，并将少量的合金流加入到作为之后被稀释的所期望合金的母材使用的熔融金属中。在此处，含有大量所加入元素的合金被称为母合金（master alloy）。该母合金也被称为中间合金。
[0006] 当被用作Mg的合金元素时，Al具有最有利的效果。Al的加入使得Mg合金的强度和硬度增加，改善了铸造过程中的流动性并且使固化范围增加，从而改善了可铸性。当以6wt%或更少的量加入Al时，其会转变为Mg基体中的固溶体。另一方面，当以高于6wt%的量加入Al时，其会由于热处理而发生沉淀和固化。通常，在大多数市售的合金中，Al的含量为10wt%或更少，其中从强度和延伸率方面来开，Al合金具有优异的物理性质。然而，当Al与Mg发生反应时，会形成Mg17Al12相，从而降低在高温下的抗蠕变性。
[0007] Ca使得Mg-Al基Mg合金的高温强度和抗蠕变性显著改善。在固化过程中，向含有Al的Mg合金中加入痕量（<0.5%）钙形成Al2Ca金属间化合物，其在高温下是稳定的，从而增加了强度和耐热性。另外，Ca是防止合金在铸造或热处理期间发生氧化的有效元素也是已知的。而且，Ca可以起到使结晶颗粒形成微结构的作用。然而，Ca会降低熔融金属的流动性，从而使可铸性变差，容易发生热裂，并且使得在模铸期间相对于模具的粘度增加，从而最终降低可制造性。如果以0.3wt%或更高的量加入Ca，则在焊接期间会出现裂纹。
[0008] 当将常规Ca合金元素直接投入到Mg或Mg合金以用于制造Mg合金时，Mg合金中存在一定量的Ca的固溶体，以使得常规Ca合金元素转变为Mg合金基体中的固溶体，而不是在Mg合金基体中形成相。另外，当向Mg熔融金属中加入常规Ca合金元素时，其非常脆，加入Ca的产率不高，但是会形成衍生自Ca的氧化物。例如，当以1.3wt%或更高（在非平衡态下为0.8wt%）的量加入Ca时，Ca不会进一步溶解在Mg基体中，并且形成金属间化合物。影响Mg或其他合金元素的物理性质的金属间化合物的常规实例包括Al2Ca。
发明内容
[0009] 技术问题
[0010] 为了克服上述缺点，本发明提供了一种用于Mg合金的新型Mg-Al-Ca基母合金及其制备方法，其不同于为了形成Mg或Mg合金或常规母合金的合金而加入的合金元素。与常规Mg合金相比，利用根据本发明的母合金制造的Mg合金表现出优异的物理性质。在本发明中，当Ca:Al组成比保持在7:3至1:9（基于合金的重量百分比）之间时，可以母合金总重量的高达85%的量加入余量的Mg（基于重量百分比）。
[0011] 本发明的目的不限于上述目的，本领域普通技术人员根据优选实施方式的以下描述能够理解上文所未描述的其他目的。
[0012] 技术方案
[0013] 根据本发明的一个方面，提供了用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金，其中当Ca:Al组成比保持在7:3至1:9（基于合金的重量百分比）之间时，可以母合金总重量的高达85%的量加入余量的Mg（基于重量百分比）。
[0014] 具体地，可将Ca:Al组成比保持在6:4至2:8之间，基于重量百分比。
[0015] 所含有的Al含量可以为Mg-Al-Ca基母合金总重量的15%或更高（基于重量百分比）。
[0016] 当Ca:Al组成比保持在4.3:5.7时，Mg的含量可以为母合金总重量的65%（基于重量百分比）。
[0017] 根据本发明的一个方面，提供了用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金的制造方法，该制造方法包括通过选择其中当Ca:Al组成比保持在7:3至1:9（基于合金的重量百分比）之间时余量的Mg为母合金总重量的高达85%的量（基于重量百分比）的组成来制备母合金的组分，之后熔融Mg、Al和Ca，通过施加足够量的热使得组分完全熔融，并固化该熔融金属。
[0018] 熔融金属的固化可以包括快速冷却该熔融金属。
[0019] 可将Ca:Al组成比保持在6:4至2:8之间，基于重量百分比。
[0020] 所含有的Al的含量可以为Mg-Al-Ca基母合金总重量的15%或更高，基于重量百分比。
[0021] 在熔融中，可首先将Mg熔融，然后将Al熔融，最后将Ca熔融。
[0022] 在熔融中，可首先将Al熔融，然后将Mg熔融，最后将Ca熔融。
[0023] 在熔融中，可将Mg和Al一起熔融，然后将Ca熔融。
[0024] 在熔融中，可将Mg和Ca一起熔融，然后将Al熔融。
[0025] 有益效果
[0026] 如上文所述，通过将所加入的生产市售Mg合金的合金元素的组分控制在组成范围内以使得形成Al2Ca相，根据本发明的母合金被用于制造具有优异物理性质的Mg合金。也就是说，在最终的Mg合金中保持由母合金形成的Al2Ca相，从而使Mg合金具有微结构并且使Mg合金的屈服强度和抗张强度增加。另外，抑制了热不稳定的β-Mg17Al12相的形成，并且能够显著减少铸造缺陷。
附图说明
附图说明
[0028] 图2为Mg-Al二元合金的计算相图；
[0029] 图3为Mg-Ca二元合金的计算相图；
[0030] 图4为示出了在以重量比表示的Mg-Al-Ca三元相图的液态投影视图上的根据本发明一种实施方式的组成范围（区域1）的图示；以及
[0031] 图5为示出了在以重量比表示的Mg-Al-Ca三元相图的液态投影视图上的根据本发明另一种实施方式的组成范围（区域2）的图示。
具体实施方式
[0032] 以下将结合附图更加详细地描述本发明的优选实施方式。在每一种可能的情况下，在说明书和附图中，相似的标号用于指代相同或相似的元素/元件。而且，为了避免使本发明主题事项晦涩难懂，省略了公知的功能和结构。
[0033] 本发明提供了一种Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法，该母合金不同于加入到Mg或Mg合金中用于形成合金的常规合金元素或常规母合金，以试图利用根据本发明的母合金开发出一种比常规Mg合金具有更好物理性质的Mg合金。
[0034] 当将常规Ca合金元素直接投入到Mg或Mg合金中以用于制造Mg合金时，在Mg合金中出现一定量的Ca的固溶体，以使得该常规Ca合金元素转变为在Mg合金基体中的固溶体，而不是在Mg合金基体中形成相。另外，当将常规Ca合金元素加入到非常脆（或易碎）的Mg熔融金属中时，随着Ca的加入产率并不高，而会产生从Ca衍生的氧化物。例如，当以1.3wt%或更高的量（在非平衡态下为0.8wt%）加入Ca时，Ca不会在Mg基体中进一步溶解，并且会形成金属间化合物。影响Mg或其他合金元素的物理性质的金属间化合物（intermetallic compound）的通常实例包括Al2Ca。
[0035] 在本发明中，利用母合金输入（或投入）合金元素是通过这样的输入实现的，所述输入包括输入所制备的Mg-Al-Ca母合金以使得Al2Ca相形成于Mg或Mg合金。因此，所获得的Mg合金比通过加入相同组成的合金元素获得的常规Mg合金具有更好的物理性质。在此处，为了获得期望的组成，除了母合金之外，还可以加入Ca或Al。
[0036] 图1为Al-Ca二元合金的计算相图。能够证实在不同的组成范围内形成金属间化合物。金属间化合物的实例可以包括Al4Ca、Al2Ca、Al14Ca13和Al3Ca8。具体地，Al2Ca具有相当高的熔点。应该理解，出于改善物理性质的目的而在本发明中观察到的，Al2Ca是一种具有高熔点的金属间化合物。计算并获得相图的方法是相关技术领域公知的。尤其是，市售的程序，例如CALPHAD方法也可以用在计算和获得相图中。
[0037] 图2为Mg-Al二元合金的计算相图。如图2所示，Mg或Al相对于每一相对元素均具有高固溶度。当将Mg和Al混合在一起并熔融时，其熔点降低。
[0038] 图3为Mg-Ca二元合金的计算相图。Mg2Ca作为Mg-Ca二元合金之间的金属间化合物存在。Mg2Ca的熔点位于纯Mg和纯Ca的熔点之间。也就是说，Mg2Ca的熔点高于纯Mg的熔点，但低于纯Ca的熔点。
[0039] 图4和图5为以重量比表示的Mg-Al-Ca三元相图的液态投影视图。图4和图5中示例性示出了根据本发明及其示例性实施方式开发的母合金的组成范围。在该三元相图中，三角形的顶点表示在该点处组分Mg、Ca和Al的分数分别为100%，而三角形的边表示每一条边上的两种组分的二元体系。
[0040] 如图4和图5所示，随着温度降低，Al2Ca存在于较宽的组成范围内。相对而言，随着温度降低，Al4Ca、Al14Ca13、Mg2Ca和Al3Ca8存在于较窄的组成范围内。在所有附图（图1至图5）中，能够简单地通过从以华氏温度（K）表示的温度值减去273来计算摄氏温度（℃）。
[0041] 本发明中生产的用于Mg合金的Mg-Al-Ca基的母合金保持了Ca:Al组成比在7:3至1:9之间，基于重量百分比。
[0042] 如图4所示，Ca:Al组成比为7:3的线保持沿着线①，而Ca:Al组成比为1:9的线保持沿着线②。在本发明中，表述“保持Ca:Al组成比在7:3至1:9之间，基于重量百分比”的含义是该母合金组分的范围被确定为在线①之下和线②之上。另外，根据本发明，当Ca:Al组成比（基于重量百分比）被保持在7:3至1:9之间时，进一步加入基于母合金总重量的高达85%的量的Mg（基于重量百分比），其被确定为在线③之上。
[0043] 在本发明中，母合金的组成被确定为在由线①、②和③确定的区域（由区域1表示）内。也就是说，该母合金在由线①、②和③确定的区域1的组成范围内产生。
[0044] 更优选地，将Ca:Al组成比保持在6:4至2:8之间，该组成范围是由线④、⑤和③形成的，如图5所示。也就是说，在Ca:Al组成比保持在6:4至2:8之间的情况下，母合金的组成被确定在由线④、⑤和③确定的范围内。
[0045] 在Ca:Al组成比中，由于以下原因，相比于7:3，更优选6:4。也就是说，当组成范围从由Mg2Ca、Al14Ca13和Al2Ca确定的区域朝向Al2Ca移动时，更加有把握地保证形成Al2Ca。也就是说，由于在Mg2Ca、Al14Ca13和Al2Ca之间的边界线周围存在7:3组成比，因而也存在形成Mg2Ca和Al14Ca13，而不是Al2Ca的可能性。然而，6:4组成比能够使得更加有把握地确认形成Al2Ca。
[0046] 在Ca:Al组成比中，由于以下原因，相比于1:9，更优选2:8。也就是说，当组成范围从由Al2Ca和Al4Ca确定的区域朝向Al2Ca移动时，更加有把握地保证形成Al2Ca。也就是说，由于在Al2Ca和Al4Ca之间的边界线周围存在1:9组成比，因而也存在形成Al4Ca，而不是Al2Ca的可能性。然而，2:8组成比能够使得更加有把握地确认形成Al2Ca。
[0047] 另外，本发明的特征在于，基于重量百分比，所含有的Al含量为Mg-Al-Ca基母合金总重量的15%或更高。如果Al含量小于15%，则所形成的Al2Ca的量减少。在这种情况下，作为母合金的Al2Ca的作用会变得无关紧要。
[0048] 根据本发明的一种实施方式的用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金的制造方法包括通过选择这样的组成来制备母合金的组分，其中当Ca:Al组成比基于重量百分比保持在7:3至1:9之间时，存在母合金总重量的高达85%（基于重量百分比）的量的余量的Mg，随后熔融Mg、Al和Ca，通过施加足够量的热使组分完全熔融，以及固化该熔融的金属。优选地，在熔融金属的固化中，可将该熔融金属快速冷却。在此处，迅速冷却是指强制冷却，其比在一般铸造工艺中的自然固化要快。强制冷却包括水冷却（包括盐水淬火）或通过吹送空气淬火进行快速冷却。
[0049] 在此处，选择用于制造Mg-Al-C基母合金的组成被确定在图4中所示的区域1的范围内。前文中简要描述了原因。也就是说，通过将温度升高至高于区域1的相应组成的液相线使合金组分完全熔融，然后将熔融的金属快速冷却，从而最大程度地产生本发明的母合金所期望的Al2Ca。
[0050] 更优选地，可将Ca:Al组成比保持在6:4至2:8之间，基于重量百分比。选择用于制造Mg-Al-Ca基母合金的组成被确定为在图5中所示的由线④、⑤和③确定的区域2的范围内。如上文所述，在Ca:Al组成比中，相比于7:3，更优选6:4，因为当组成范围从由Mg2Ca、Al14Ca13和Al2Ca确定的区域朝向Al2Ca移动时，更加有把握地保证形成Al2Ca。就是说，由于在Mg2Ca、Al14Ca13和Al2Ca之间的边界线周围存在7:3组成比，因而也存在形成Mg2Ca和Al14Ca13，而不是Al2Ca的可能性。然而，6:4组成比能够使得更加有把握地确认形成Al2Ca。
[0051] 在Ca:Al组成比中，由于以下原因，相比于1:9，更优选2:8。也就是说，当组成范围从由Al2Ca和Al4Ca确定的区域朝向Al2Ca移动时，更加有把握地保证形成Al2Ca。也就是说，由于在Al2Ca和Al4Ca之间的边界线周围存在1:9组成比，因而也存在形成Al4Ca，而不是Al2Ca的可能性。然而，2:8组成比能够使得更加有把握地确认形成Al2Ca。更优选地，当Ca:Al组成比保持在4.3:5.7时，所含有的Mg的量为母合金总重量的65%，基于重量百分比。当Ca:Al组成比为4.3:5.7（wt%）时，通过将Ca:Al的摩尔比保持在1:2能够期望最大Al2Ca相形成。如图5（Al2Ca线）中所证实的，当含有的Mg的量为65%或更少时，能够更有把握地保证形成Al2Ca相。
[0052] 如图5中所示，在Al2Ca线上，Al和Ca保持Al2Ca组成比。通过在将组成比保持在Al2Ca线上的同时加入Mg来形成理想量的Al2Ca。在这种情况下，更优选以母合金总重量的高达（up to）65%的量加入Mg，基于重量百分比。
[0053] 各组分的熔融方法
[0054] 制备用于形成根据本发明的Mg-Al-Ca基母合金的各组分，随后将Mg、Al和Ca逐一熔融。例如，通过施加足够量的热来熔融Mg，然后熔融Al，最后熔融Ca。
[0055] 在此处，熔融也可以以从Mg至Al并至Ca，Al至Ca并至Mg，或Ca至Mg并至Al的次序进行。如图1、图2和图3所示，当在熔融期间产生金属间化合物时，由于所产生的金属间化合物的高熔点，仅能够通过施加多得多的热才能够产生该熔融金属，这是不利的。因此，当熔融各组分时，不希望从开始就通过将Al和Ca一起熔融而形成Al2Ca。因此，以Al-Ca-Mg或Ca-Al-Mg的顺序熔融是最不合乎需要的方法。
[0056] 与上述熔融顺序不同，可将Mg和Al一起熔融，或可将Ca和Mg一起熔融，并随后熔融其余合金元素（Ca或Al）。如上文所述，为了防止在形成母合金之前立即形成Al2Ca金属间化合物，同时熔融Al和Ca是最不适合的。如图1、图2和图3所证实的，除了Al和Ca的情况，对于Al和Mg以及Ca和Mg的情况，与熔融纯金属相比，当同时熔融两种金属时，熔点降低。当然，对于Ca-Mg二元体系的情况，当同时熔融两种金属时，与熔融纯的Ca或Mg的情况相比，熔点在一定组成范围内下降并在通过共熔点之后增加。然而，也能够证实形成金属间化合物Mg2Ca的温度低于Ca的熔融温度。
[0057] 在此处，也可以同时熔融三种组分Mg、Al和Ca。当在保护气体气氛中将三种组分Mg、Al和Ca投入到坩埚中并施加足够量的热时，它们在坩埚中熔融，从而形成用于形成Mg-Al-Ca基母合金的熔融金属。在由于Mg或Ca组合物而发生着火（燃烧）的情况下，可以在保护气体气氛中实施熔融。
[0058] 制造母合金的熔融温度
[0059] 在本发明中，形成熔融金属的熔融温度与固相金属足以熔融为之后存在的理想液相的温度一样高。然而，考虑到熔融金属的温度会随着之后投入组分的加入而降低，有必要将熔融金属保持在处于具有足够裕量的温度范围内。在金相学中，通常的情况是根据合金化的进展熔点降低。
[0061] 为了形成母合金的熔融金属，优选搅拌该熔融金属。可通过在含有该熔融金属的熔炉周围提供用于施加电磁场的装置产生电场，从而引起熔融金属的对流来实施搅拌。可替代地，可以从外部对熔融金属实施机械搅拌。
[0062] 在下表1中，在以区域1或2的组成范围内的组成产生母合金之后，证实了在母合金中形成Al2Ca。为了使得液相中的Al2Ca存在于固相中，优选通过快速冷却在熔融金属上实施铸造。实施快速冷却是因为不能确定冷却会使得液相Al2Ca会转化为哪个相。也就是说，实施快速冷却的目的是保持在高温下在液相中的Al2Ca尽可能多地存在即时在室温下在固相中。
[0063] 图4示出了下表1中列出的组成a至j。
[0064] 表1
[0065]组成 Mg wt% Al wt% Ca wt% Al2Ca形成
a 10 30 60 确认
b 10 50 40 确认
c 20 45 35 确认
d 30 35 35 确认
e 30 60 10 确认
f 40 24 36 确认
g 40 40 20 确认
h 50 18 32 确认
i 60 18 22 确认
j 70 20 10 确认
a 10 30 60 确认
b 10 50 40 确认
c 20 45 35 确认
d 30 35 35 确认
e 30 60 10 确认
f 40 24 36 确认
g 40 40 20 确认
h 50 18 32 确认
i 60 18 22 确认
j 70 20 10 确认
[0066] 根据本发明的熔融方法，在足够高的温度下熔融表1中所示的各合金的组分。在表1中，通过X-射线衍射来证实Al2Ca的存在。在此处，没有测量Al2Ca的含量。
[0067] 表2示出了通过根据组成比将由本发明产生的母合金投入到Mg或Mg合金中获得的最终Mg合金的屈服强度。表3是示出了与本发明的实施例具有相同组成比的比较例的Mg合金的屈服强度的测量结果，其中在比较例中通过将Al和/或Ca直接加入到最终Mg合金中，而不是加入本发明产生的母合金。表2中所示的用于标识各实施例的数字对应于表3中所示的用于标识各比较例的数字。当利用具有在本发明中形成的Al2Ca的母合金产生Mg合金时，该Mg合金表现出比具有相同组成比（composition ratios）的一般Mg合金更高的屈服强度。
[0068] 前述的原因可能是由于本发明最终产生的母合金中包含大量的作为金属间化合物的Al2Ca。因此，Mg合金的物理性质得以改善。
[0069] 另外，证实了通过加入本发明产生的母合金使得Mg合金被微结构化。而且，证实了除了Al2Ca之外Mg2Ca或(Mg,Al)2Ca相也分布在Mg合金基体中。
[0070] 表2
[0071]实施例 组成比(wt%) 屈服强度[MPa]
1 Mg-4Al-0.5Ca 127
1 Mg-4Al-0.5Ca 127
[0072]2 Mg-5Al-0.5Ca 139
3 Mg-6Al-0.5Ca 151
4 Mg-4Al-1.0Ca 135
5 Mg-5Al-1.0Ca 149
6 Mg-6Al-1.0Ca 158
3 Mg-6Al-0.5Ca 151
4 Mg-4Al-1.0Ca 135
5 Mg-5Al-1.0Ca 149
6 Mg-6Al-1.0Ca 158
[0073] 注意到，表2和表3中列出的组成比指示了利用根据本发明的母合金产生的最终Mg合金的组成。
[0074] 表3
[0075]比较例 组成比(wt%) 屈服强度[MPa]
1 Mg-4Al-0.5Ca 109
2 Mg-5Al-0.5Ca 115
3 Mg-6Al-0.5Ca 126
4 Mg-4Al-1.0Ca 112
5 Mg-5Al-1.0Ca 128
6 Mg-6Al-1.0Ca 135
1 Mg-4Al-0.5Ca 109
2 Mg-5Al-0.5Ca 115
3 Mg-6Al-0.5Ca 126
4 Mg-4Al-1.0Ca 112
5 Mg-5Al-1.0Ca 128
6 Mg-6Al-1.0Ca 135
[0076] 下表4示出了通过将10Mg-50Al-40Ca作为发明的母合金（wt%）加入Mg中，和将Ca作为合金元素直接加入到Mg或Mg合金中产生Mg-5Al-2Ca时Ca产率的比较结果。另外，当必要时，进一步加入Al以将最终组成调节为Mg-5Al-2Ca。在此处，产率意指用在Mg合金中最终合金化的Ca的量除以总的Ca投入量获得的百分比（percentile）。
[0077] 如下表4证实的，当通过母合金加入作为合金元素的Ca时，Ca的回收率要高于Ca作为合金元素直接加入的情况。前述的原因在于当直接加入Ca时不能很好地进行合金化。
[0078] 表4
[0079]组成比(wt%) 加入Ca后的产率
实施例 加入10Mg-50Al-40Ca母合金 95%
比较例 直接加入Ca 72%
实施例 加入10Mg-50Al-40Ca母合金 95%
比较例 直接加入Ca 72%
[0080] 如上文所述，能够证实通过加入本发明产生的母合金能够使Mg合金微结构化，其中在本发明中加入母合金并且Mg2Ca、Al2Ca或(Mg,Al)2Ca相均匀分布在Mg合金中。另外，能够抑制热不稳定的β-Mg17Al12相的形成，并且能够大幅度减少铸造缺陷。因此，Mg合金的屈服强度增加并且Mg合金的抗张强度也增加。
[0081] 可将根据本发明产生的Mg-Al-Ca基母合金作为合金化手段（alloying means）加入到选自由纯Mg、Mg合金及其等同物组成的组中的物质中。另外，Mg合金的可用实例可以包括AZ91D、AM20、AM30、AM50、AM60、AZ31、AS41、AS31、AS21X、AE42、AE44、AX51、AX52,AJ50X、AJ52X、AJ62X、MRI153、MRI230、AM-HP2、Mg-Al、Mg-Al-Re、Mg-Al-Sn、Mg-Zn-Sn、Mg-Si和Mg-Zn-Y，但本发明的方面不限于此。可以使用工业上通常使用的任意Mg合金。
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