本发明涉及一种低成本含Si和c的抗蠕变镁合金及其制备方法。

镁合金由于具有较小的密度（是实用结构金属中密度最小的一 种）使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以 及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替 代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯 性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。
传统的镁合金如AZ91D、 AM50B、 AM60B等获得了广泛的应用，其 中，AZ91D的名义成分为：A1-9、 Zn-l、 Mn-0. 3 (即A1 9重量％、 Zn 1重量％、 Mn 0. 3重量％、余量为Mg); AM50B的名义成分为：Al-5、 Mn-O. 4 (即Al 5重量％、 Mn 0.4重量％、余量为Mg); AM60B的名义 成分为：A1-6、 Mn-O. 4 (即A16重量。/。、 Mn 0. 4重量％、余量为Mg)。 这些镁合金依然是目前应用量最大的几种镁合金。这类镁合金的突出 特点是具有优异的压铸工艺性能，这是它们获得广泛应用的主要原因 之一。但是这些合金都具有一个缺点，就是在12(TC以上温度的抗蠕 变性能特别低。另一方面，现有的抗蠕变、耐热镁合金，例如EQ21、 QE22、 WE43、 WE54等，由于这些合金中含有大量的稀土元素、稀 有金属锆或贵金属银，比如EQ21合金中，含稀土 1. 3〜3. 0重量％、 含银1.3〜1.7重量％、含锆0.4〜1.0重量％，该合金的成本是AZ91D 的4倍以上；再如WE43合金中，含稀土 2. 4〜4. 4重量％、含钇3. 7〜 4.3重量％、含锆0.4〜1.0重量％，该合金的成本是AZ91D的2倍以 上。制约着镁合金在发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、 油底壳等重要部件上的应用。

本发明的目的是提供低成本含Si和C的抗蠕变镁合金，该抗蠕
变镁合金成本比AZ91D、 AM50B、 AM60B等有少量增加、压铸工艺性能 基本保持不降低，在12(TC〜20CrC的抗蠕变性能大幅度提高，可以 满足该镁合金在发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底 壳等重要部件上的应用。
本发明的另一个目的是提供一种低成本含Si和C的抗蠕变镁合 金零部件的制备方法。
本发明的再一个目的是提供一种用于制备含Si和C的抗蠕变镁 合金所使用的碳化硅。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种含Si和C的抗蠕变镁合金，该镁合金是在AZ91D、 AM50B或 認60B熔液中添加碳化硅，即SiC，经压铸而成，其中，所得到的镁 合金中Si含量为0. 1〜2. 0重量％、 C含量为0. 04〜0. 86重量％。上 述的AZ91D名义成分为：A1-9、 Zn-l、 Mn-O. 3 (即A19重量。/。、 Zn 1 重量％、 Mn 0. 3重量％、余量为Mg)、 AM50B名义成分为：A1-5、 Mn-0. 4
(即Al 5重量％、 Mn 0. 4重量％、余量为Mg)、 AM60B名义成分为： A1-6、 Mn-0.4 (即A1 6重量％、 Mn 0. 4重量％、余量为Mg)。
制备含Si和C的抗蠕变镁合金的方法，该方法包括下述过程：
第一步，将碳化硅预热到100。C〜70(TC;
第二步，将传统的AZ91D、 AM50B或AM60B镁合金熔化，并将熔 液温度控制在650°C〜800°C，按照所要得到的镁合金中Si 0. 1〜2. 0 重量％的含量、C 0.04〜0.86重量％的含量，计算碳化硅的加入量， 将预热后的碳化硅加入AZ91D、 AM50B或AM60B熔液中，用搅拌棒或 者扒渣勺对熔液搅拌1〜30分钟，所用的碳化硅颗粒尺寸越大搅拌的 时间越长，待碳化硅完全熔化后，生成含Si和C的镁合金熔液，将熔液温度控制在660°C〜780°C，再压铸成镁合金零部件。
在所述的第二步过程中，所述的AZ91D、 AM50B或AM60B镁合金 熔化是在与压铸机配套的镁合金熔化炉中进行的。
在制备含Si和C的抗蠕变镁合金的方法中，需要连续生产，就 要不断地向含Si和C的镁合金熔液中补充AZ91D、 AM50B或AM60B镁 合金，和预热后的碳化硅。在连续生产含Si和C的抗蠕变镁合金及 其压铸件过程中，根据重熔AZ91D、 AM50B或AM60B镁合金铸锭重量 规格、以及AZ91D、 AM50B或AM60B镁合金中所需要添加的碳化硅重 量，用定量容器将预热后的碳化硅分成若干等份，其中，每份碳化硅 的重量为每块重熔铸锭中需加入的碳化硅的重量，并且每加入1块重 熔铸锭就同时用定量容器加入1份预热后的碳化硅， 一起加入含Si 和C的镁合金熔液中，如此反复，直至压铸生产结束。
本发明低成本抗蠕变镁合金制备方法是以传统的镁合金如 AZ91D、 AM50B、 AM60B为基本合金，采取在压铸生产时，向AZ91D或 AM50B或AM60B熔液中添加适量的碳化硅颗粒，其中碳化硅耐火材料 或者磨料用的碳化硅颗粒。所述的碳化硅颗粒尺寸为0.2mm〜20mm。
本发明的优点是：采用本发明方法制备的含Si和C的抗蠕变镁 合金，其成本比AZ91D、 AM50B、 AM60B等只有少量增加，大约增加 0.2%〜5%;压铸工艺性能基本与原镁合金相当，满足压铸工艺要求； 在15(TC〜175。C的抗蠕变性能大幅度提高，比如对于AZ91D+1.0。/。Si + 0.430/oC (即Si 1.0重量％、 CO. 43重量％、余量为AZ91D)含Si和 C的镁合金，在150°C、 100小时持久载荷作用下产生0. 1%蠕变变形 时的抗蠕变强度，由AZ91D的12〜17 MPa，提高到35〜50 MPa，可 以满足该镁合金在齿轮室盖、油底壳等重要部件上的应用。 具体实施方式
实施例1:压铸生产用AZ91D+0. l%Si+0. 04%C (即Si 0. 1重量 °/。、 C 0.04重量％、余量为AZ91D)镁合金熔炼方法
(1) 、采用预热炉预热碳化硅，碳化硅为碳化硅颗粒，颗粒尺寸 为0. 2mm〜2隱，将碳化硅颗粒预热到120°C〜260°C;
(2) 、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将150公斤传统的 AZ91D镁合金熔化，并将熔液温度控制在66(rC〜70(TC，向熔液中加 入210克在160〜26(TC预热后的碳化硅颗粒，颗粒尺寸为0.2mm〜 2rnm，用搅拌棒或者扒渣勺对熔液搅拌1〜5分钟，所用的碳化硅颗粒 尺寸越大搅拌的时间越长，待碳化硅颗粒完全熔化后，对生成的熔液 进行浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料 调整，直至合格，生成的熔液就是AZ91D + 0. P/。Si + 0.04。/。C镁合金熔 液，将熔液温度控制在67(rC〜71(TC，可以进行压铸生产；
(3) 、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在160〜260 。C预热后的碳化硅颗粒，每加入1块7. 5kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时用定量容器加入11克预热后的碳化硅颗粒，如此反复，直至 压铸生产结束。
该AZ91D+0. l%Si +0. 04%C镁合金成本比AZ91D大约增加0. 2%， 压铸工艺性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在120。C、 100 小时持久载荷作用下产生0. 1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由AZ91D 的14〜17 MPa，提高到27〜32 MPa，可以满足该镁合金在1. 0升以 下的小排量发动机油底壳上的应用。
实施例2:压铸生产用AZ91D+2. 0%Si+0. 86%C (即Si 2. 0重量 %、 C 0.86重量％、余量为AZ91D)镁合金熔炼方法
(1) 、采用预热炉预热碳化硅，碳化硅为碳化硅颗粒，颗粒尺寸 为2mm〜20隱，将碳化硅颗粒预热到300。C〜680。C;
(2) 、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将150公斤传统的 AZ91D镁合金熔化，并将熔液温度控制在75(rC〜79(TC，向熔液中加
入4.3公斤在160〜260。C预热后的碳化硅颗粒，颗粒尺寸为2mm〜 20mm，用搅拌棒或者扒渣勺对熔液搅拌10〜30分钟，所用的碳化硅 颗粒尺寸越大搅拌的时间越长，待碳化硅颗粒完全熔化后，对生成的 熔液进行浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可 加料调整，直至合格，生成的熔液就是AZ91D+2.0y。Si+0.86。/。C镁合 金熔液，将熔液温度控制在72(TC〜77(TC,可以进行压铸生产；
(3)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在160〜260 。C预热后的碳化硅颗粒，每加入1块7. 5kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时用定量容器加入214克预热后的碳化硅颗粒，如此反复，直至 压铸生产结束。
该AZ91D + 2. 0%Si+0. 86%C镁合金成本比AZ91D大约增加5%， 压铸工艺性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在20(TC、 100 小时持久载荷作用下产生0. 1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由AZ91D 的5〜7MPa，提高到25〜30MPa，可以满足该镁合金在1. 0〜1. 6升 排量发动机缸体的应用。
实施例3:压铸生产用AZ91D+1. 0%Si + 0, 43%C (即Si 1. 0重量 %、 C 0. 43重量％、余量为AZ91D)镁合金熔炼方法
(1) 、采用预热炉预热碳化硅，碳化硅为碳化硅颗粒，颗粒尺寸 为lmm〜10mm，将碳化硅颗粒预热到150°C〜460°C;
(2) 、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将150公斤传统的 AZ91D镁合金熔化，并将熔液温度控制在690。C〜73(TC，向熔液中加 入2. 15公斤在160〜26(TC预热后的碳化硅颗粒，颗粒尺寸为lmm〜 10mm，用搅拌棒或者扒渣勺对熔液搅拌5〜20分钟，所用的碳化硅颗 粒尺寸越大搅拌的时间越长，待碳化硅颗粒完全熔化后，对生成的熔 液进行浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加 料调整，直至合格，生成的熔液就是AZ91D+1.0y。Si+0.43y。C镁合金
熔液，将熔液温度控制在68(TC〜73(TC，可以进行压铸生产；
(3)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在160〜260 。C预热后的碳化硅颗粒，每加入1块7. 5kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时用定量容器加入107克预热后的碳化硅颗粒，如此反复，直至 压铸生产结束。
该AZ91D+1. 0%Si +0. 43%C镁合金成本比AZ91D大约增加2. 5%， 压铸工艺性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在15(TC、 100 小时持久载荷作用下产生0. 1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由AZ91D 的9〜llMPa，提高到32〜35 MPa，可以满足该镁合金在轿车自动变 速箱的应用。
实施例4:压铸生产用AM60B + 1. 0%Si+0. 43%C (即Si 1. 0重量 %、 C 0.43重量％、余量为AM60B)镁合金熔炼方法
(1) 、采用预热炉预热碳化硅，碳化硅为碳化硅颗粒，颗粒尺寸 为lmm〜10mm，将碳化硅颗粒预热到150°C〜460°C;
(2) 、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将150公斤传统的 AM60B镁合金熔化，并将熔液温度控制在710。C〜750。C，向熔液中加 入2. 15公斤在160〜26(TC预热后的碳化硅颗粒，颗粒尺寸为lmm〜 10mm，用搅拌棒或者扒渣勺对熔液搅拌5〜20分钟，所用的碳化硅颗 粒尺寸越大搅拌的时间越长，待碳化硅颗粒完全熔化后，对生成的熔 液进行浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加 料调整，直至合格，生成的熔液就是AM60B+1.0。/。Si+0.43y。C镁合金 熔液，将熔液温度控制在68(TC〜73(TC，可以进行压铸生产；
(3) 、随着压铸生产的进行，需要不断补充AM60B和在160〜260 。C预热后的碳化硅颗粒，每加入1块7. 5kg规格的AM60B重熔铸锭， 就同时用定量容器加入107克预热后的碳化硅颗粒，如此反复，直至 压铸生产结束。
该AM60B + 1. 0%Si+0. 43%C镁合金成本比AM60B大约增加2. 5%， 压铸工艺性能基本与AM60B相当，满足压铸工艺要求；在175。C、 100 小时持久载荷作用下产生0. 1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由AM60B 的7〜9 MPa，提高到32〜35 MPa，可以满足该镁合金在摩托车曲轴 箱的应用。
实施例5:压铸生产用AM50B + 1. 0%Si+0. 43%C (即Si 1, 0重量 %、 C 0.43重量％、余量为認50B)镁合金熔炼方法
(1) 、采用预热炉预热碳化硅，碳化硅为碳化硅颗粒，颗粒尺寸 为lmm〜10mm，将碳化硅颗粒预热到150。C〜460。C;
(2) 、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将150公斤传统的 AM50B镁合金熔化，并将熔液温度控制在720。C〜76(TC，向熔液中加 入2. 15公斤在160〜26(TC预热后的碳化硅颗粒，颗粒尺寸为lmm〜 lOmm，用搅拌棒或者扒渣勺对熔液搅拌5〜20分钟，所用的碳化硅颗 粒尺寸越大搅拌的时间越长，待碳化硅颗粒完全熔化后，对生成的熔 液进行浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加 料调整，直至合格，生成的熔液就是AM50B+1.0。/oSi+0.43【镁合金 熔液，将熔液温度控制在68(TC〜73(TC，可以进行压铸生产；
(3) 、随着压铸生产的进行，需要不断补充AM50B和在160〜260 。C预热后的碳化硅颗粒，每加入1块7. 5kg规格的AM50B重熔铸锭， 就同时用定量容器加入107克预热后的碳化硅颗粒，如此反复，直至 压铸生产结束。
该AM50B + 2.0。/。富铈混合稀土镁合金成本比AM50B大约增加 2.5%，压铸工艺性能基本与AM50B相当，满足压铸工艺要求；在175 °C、 100小时持久载荷作用下产生0.1%蠕变变形时的抗蠕变强度，由 AM50B的6. 5〜8. 5 MPa，提高到31〜34 MPa,可以满足该镁合金在 较小排量摩托车曲轴箱的应用。