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，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120℃以上温度的抗蠕变性能特别低。 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一种低成本耐热镁合金。该耐热镁合金成本 比AZ91D、AM50B、AM60B等有少量增加、压铸工艺性能基本保持不降 低，在150℃～175℃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耐热镁合金的制备方法。
本发明的再一个目的是提供一种低成本耐热镁合金中所添加的 Mg-Nd中间合金。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种低成本耐热镁合金，其特征在于：该耐热镁合金是在AZ91D (名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.3)、AM50B(名义成分为：Al-5、 Mn-0.4)或AM60B(名义成分为：Al-6、Mn-0.4)熔液中添加Mg-Nd 中间合金，经压铸而成，其中，Mg-Nd中间合金的Nd的加入量为AZ91D、 AM50B或AM60B镁合金量的0.10～3.0重量％。
所述的AZ91D名义成分为：Al-9、Zn-1、Mn-0.3；AM50B名义成 分为：Al-5、Mn-0.4；AM60B名义成分为：Al-6、Mn-0.4。
一种制备本发明的耐热镁合金的方法，该方法包括下述过程：
第一步，熔铸Mg-(20～60)重量％Nd中间合金锭坯；
第二步，将Mg-(20～60)重量％Nd中间合金锭坯挤压成Φ2mm～ Φ60mm的线材或棒材；
第三步，将传统的AZ91D、AM50B或AM60B镁合金熔化，按Mg-Nd 中间合金的Nd的加入量为AZ91D、AM50B或AM60B镁合金量的0.10～ 3.0重量％，将Mg-(20～60)重量％Nd中间合金的线材或棒材切成 段，再将Mg-Nd中间合金段预热到120～360℃，然后加入AZ91D、 AM50B或AM60B熔液中，压铸成耐热镁合金。
在本发明的制备耐热镁合金的方法中，所述的第一步过程包括下 述步骤：
(1)、将纯镁锭和纯Nd，按Mg-(20～60)重量％Nd中间合金的 成份的重量百分比进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd 锭预热到100～500℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型 铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成锭坯，或者将Mg-Nd中间合金熔 液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造成锭坯。
在本发明的制备耐热镁合金的方法中，所述的第二步过程包括下 述步骤：
(1)、根据需要制备的中间合金线材或棒材的直径，确定挤压用 锭坯的直径，锭坯直径的确定原则是保证挤压比大于10，并且中间 合金元素的-Nd含量越高，采用的挤压比越大；
(2)、采用车加工将锭坯表面车光，同时将锭坯直径和长度加工 到与挤压机挤压筒内径和长度相匹配，通常是坯料直径比挤压筒内径 小3～6mm，坯料长度为坯料直径的1.5～2.5倍；
(3)、采用加热炉将坯料加热到420℃～530℃，保温6～36小 时；
(4)、挤压筒温度为320℃～490℃，挤压杆前进速度为0.5mm～ 10mm/秒。
在本发明的制备耐热镁合金的方法中，在所述的第三步过程中， 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。
在本发明的制备耐热镁合金的方法中，在所述的第三步过程中， 所述的将Mg-(20～60)重量％Nd中间合金的线材或棒材切成段的步 骤，是根据压铸零件对镁合金耐热性能的要求，选用需要添加的稀土 合金元素Nd量、Mg-Nd中间合金中Nd的含量、以及中间合金线材 或棒材的直径；并根据重熔铸锭重量规格、耐热镁合金需要添加的稀 土合金元素Nd量、Mg-Nd中间合金中Nd的含量、以及中间合金线 材或棒材的直径，将中间合金线材或棒材定尺切成段，其中，每段中 间合金线材或棒材中的Nd的含量为每块重熔铸锭中的Nd的加入的重 量。
本发明的耐热镁合金中所添加的Mg-Nd中间合金，该Mg-Nd中 间合金中的Nd的含量为20～60重量％，余量为Mg。
所述的Mg-Nd中间合金为Φ2mm～Φ60mm的线材或棒材。
本发明的优点是：
本发明低成本耐热镁合金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Mg-Nd中间合金，其中Mg-Nd中间合金是采取熔铸 -挤压方法制备的。采用本发明的耐热镁合金，其成本比AZ91D、AM50B、 AM60B等只有少量增加，大约增加5％～15％；压铸工艺性能基本与原 镁合金相当，满足压铸工艺要求；在150℃～175℃的抗蠕变性能大 幅度提高，比如对于AZ91D+0.6％Nd合金，在150℃、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12～17M MPa，提高到35～50MPa，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。

本发明的低成本耐热镁合金的制备方法的具体步骤为：
第一步，熔铸Mg-(20～60)％Nd中间合金锭坯，锭坯熔铸包括 下述步骤：
(1)、按本发明所述的Mg-(20～60)％Nd中间合金的成份的重 量百分比进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd 锭预热到100～500℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型 铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成锭坯，或者将Mg-Nd中间合金熔 液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造成锭坯。
第二步，将Mg-(20～60)％Nd中间合金锭坯挤压成Φ2mm～Φ60mm 的线材或棒材，线材或棒材的挤压包括下述步骤：
(1)、根据需要制备的中间合金线材或棒材的直径，确定挤压用 锭坯的直径。锭坯直径的确定原则是保证挤压比大于10，并且中间 合金元素含量越高，采用的挤压比越大；
(2)、采用车加工将锭坯表面车光，同时将锭坯直径和长度加工 到与挤压机挤压筒内径和长度相匹配，通常是坯料直径比挤压筒内径 小3～6mm，坯料长度为坯料直径的1.5～2.5倍；
(3)、采用加热炉将坯料加热到420℃～530℃，保温6～36小 时；
(4)、挤压筒温度为320℃～490℃，挤压杆前进速度为0.5mm～ 10mm/秒。
第三步，压铸生产用低成本耐热镁合金AZ91D+(0.10～3.0) ％Nd、AM50B+(0.10～3.0)％Nd、AM60B+(0.10～3.0)％Nd的制备， 包括下述步骤：
(1)、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将传统的AZ91D、 AM50B、AM60B镁合金熔化；
(2)、根据压铸零件对镁合金耐热性能的要求，确定需要添加的 稀土合金元素Nd量、Mg-Nd中间合金中Nd的含量、以及中间合金线 材或棒材的直径；
(3)、镁合金零件压铸生产采用的AZ91D、AM50B、AM60B镁合金 重熔铸锭重量规格主要有5kg、7.5kg、10kg、12kg，根据重熔铸锭 重量规格、低成本耐热镁合金需要添加的稀土合金元素Nd量、Mg-Nd 中间合金中Nd的含量、以及中间合金线材或棒材的直径，将中间合 金线材或棒材定尺切成段；
(4)、将定尺的Mg-Nd中间合金段预热到120～360℃，压铸过 程中，每加入1个AZ91D、AM50B、AM60B镁合金重熔铸锭，同时加入 1段Mg-Nd中间。
实施例1：压铸生产用AZ91D+0.1％Nd镁合金熔炼方法
1、熔铸Mg-20％Nd中间合金锭坯，锭坯熔铸包括下述步骤：
(1)、按本发明所述的Mg-20％Nd中间合金的成份的重量百分比 进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd 锭预热到100～500℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型 铸造模具中凝固成直径为Φ95mm的锭坯。
2、将Mg-20％Nd中间合金锭坯挤压成Φ16mm的棒材，棒材的挤 压包括下述步骤：
(1)、采用6300kN的挤压机，挤压筒直径为96mm；
(2)、采用带锯将锭坯定尺锯切成250mm长，采用车床将锭坯直 径加工成Φ93mm；
(3)、采用加热炉将坯料加热到530±5℃，保温24小时；
(4)、挤压筒温度为360±5℃，挤压杆前进速度为2mm～3mm/ 秒，将Mg-20％Nd中间合金锭坯挤压成Φ16mm的棒材；
(5)、用剪床将上述中间合金棒材定尺剪切成90±2mm长、大约 37克重的中间合金段。
3、压铸生产用AZ91D+0.1％Nd镁合金熔炼
(1)、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，向熔液中加入20个在120～360℃预热后的上述 中间合金段，待中间合金段完全熔化后，生成的熔液就是AZ91D+ 0.1％Nd镁合金熔液，可以进行压铸生产；
(2)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在120～360 ℃预热后的中间合金段，每加入1块7.5kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时加入1个中间合金段，如此反复，直至压铸生产结束。
该AZ91D+0.1％Nd镁合金成本比AZ91D大约增加8％，压铸工艺 性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在150℃、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～ 17M MPa，提高到25～30MPa，可以满足该镁合金在1.3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+3.0％Nd镁合金熔炼方法
1、熔铸Mg-50％Nd中间合金锭坯，锭坯熔铸包括下述步骤：
(1)、按本发明所述的Mg-50％Nd中间合金的成份的重量百分比 进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd 锭预热到100～500℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液输送到结晶器中，进行连续 或半连续铸造成直径为Φ300mm的锭坯。
2、将Mg-50％Nd中间合金锭坯挤压成Φ60mm的棒材，棒材的挤 压包括下述步骤：
(1)、采用30000kN的挤压机，挤压筒直径为300mm；
(2)、采用带锯将锭坯定尺锯切成700mm长，采用车床将锭坯直 径加工成Φ293mm；
(3)、采用加热炉将坯料加热到530±5℃，保温36小时；
(4)、挤压筒温度为360±5℃，挤压杆前进速度为8mm～10mm/ 秒，将Mg-50％Nd中间合金锭坯挤压成Φ60mm的棒材；
(5)、用剪床将上述中间合金棒材定尺剪切成127±2mm长、大 约1.4公斤重的中间合金段。
3、压铸生产用AZ91D+3.0％Nd镁合金熔炼
(1)、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将240公斤传统的 AZ91D镁合金熔化，向熔液中加入10个在120～360℃预热后的上述 中间合金段，待中间合金段完全熔化后，生成的熔液就是AZ91D+ 3.0％Nd镁合金熔液，可以进行压铸生产；
(2)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在120～360 ℃预热后的中间合金段，每加入2块12kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时加入1个上述中间合金段，如此反复，直至压铸生产结束。
该AZ91D+3.0％Nd镁合金成本比AZ91D大约增加15％，压铸工艺 性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在200℃、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5～7M MPa，提高到25～30MPa，可以满足该镁合金在1.0～2.0升排量发 动机缸体的应用。
实施例3：压铸生产用AZ91D+1.0％Nd镁合金熔炼方法
1、熔铸Mg-30％Nd中间合金锭坯，锭坯熔铸包括下述步骤：
(1)、按本发明所述的Mg-30％Nd中间合金的成份的重量百分比 进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～660℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～600℃，同时将纯Nd 锭预热到100～500℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型 铸造模具中凝固成直径为Φ200mm的锭坯。
2、将Mg-30％Nd中间合金锭坯挤压成Φ40mm的棒材，棒材的挤 压包括下述步骤：
(1)、采用25000kN的挤压机，挤压筒直径为200mm；
(2)、采用带锯将锭坯定尺锯切成500mm长，采用车床将锭坯直 径加工成Φ193mm；
(3)、采用加热炉将坯料加热到530±5℃，保温32小时；
(4)、挤压筒温度为360±5℃，挤压杆前进速度为7mm～9mm/ 秒，将Mg-50％Nd中间合金锭坯挤压成Φ40mm的棒材；
(5)、用剪床将上述中间合金棒材定尺剪切成106±2mm长、大 约0.4公斤重的中间合金段。
3、压铸生产用AZ91D+1.0％Nd镁合金熔炼
(1)、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将240公斤传统的 AZ91D镁合金熔化，向熔液中加入20个在120～360℃预热后的上述 中间合金段，待中间合金段完全熔化后，生成的熔液就是AZ91D+ 1.0％Nd镁合金熔液，可以进行压铸生产；
(2)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AZ91D和在120～360 ℃预热后的中间合金段，每加入1块12kg规格的AZ91D重熔铸锭， 就同时加入1个上述中间合金段，如此反复，直至压铸生产结束。
该AZ91D+1.0％Nd镁合金成本比AZ91D大约增加10％，压铸工艺 性能基本与AZ91D相当，满足压铸工艺要求；在175℃、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7～9M MPa，提高到30～35MPa，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+2.0％Nd镁合金熔炼方法
1、熔铸Mg-50％Nd中间合金锭坯，锭坯熔铸包括下述步骤：
(1)、按本发明所述的Mg-50％Nd中间合金的成份的重量百分比 进行备料；
(2)、将预热炉升温到160～600℃，并将熔化炉升温到500～800 ℃，且向熔化炉通入保护气体；
(3)、在预热炉中，将纯镁锭预热到100～460℃，同时将纯Nd 锭预热到100～350℃；
(4)、在已经预热的熔化炉中进行纯镁锭的熔炼，首先将占1熔 化炉的熔化重量1/2～1/20的预热纯镁锭加入熔化炉中，使其在保护 气体的保护下完全熔化，然后将其余的预热纯镁锭分批加入到熔化炉 中，待前一批预热纯镁锭熔化后，再加入下一批预热镁锭，每批加入 量以纯镁锭完全淹没在镁熔液中为准；如此重复进行，直至纯镁锭加 入量达到预定值，完全熔化后，将熔液表面的浮渣清理干净，将温度 控制在680～860℃；
(5)、将预热后的纯Nd锭连同盛放它们的加料筐一起没入镁熔 液中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，便于 Nd的溶解和扩散；
(6)、将镁熔液温度控制在720～860℃，待Nd完全溶解后，再 在750～860℃保温10～60分钟，使合金元素Nd均匀分布在镁熔液 中；
(7)、最后，将Mg-Nd中间合金熔液浇注到充分预热过的金属型 铸造模具中凝固成直径为Φ200mm的锭坯。
2、将Mg-50％Nd中间合金锭坯挤压成Φ40mm的棒材，棒材的挤 压包括下述步骤：
(1)、采用25000kN的挤压机，挤压筒直径为200mm；
(2)、采用带锯将锭坯定尺锯切成500mm长，采用车床将锭坯直 径加工成Φ193mm；
(3)、采用加热炉将坯料加热到380±5℃，保温32小时；
(4)、挤压筒温度为360±5℃，挤压杆前进速度为7mm～9mm/ 秒，将Mg-50％Nd中间合金锭坯挤压成Φ40mm的棒材；
(5)、用剪床将上述中间合金棒材定尺剪切成166±2mm长、大 约0.48公斤重的中间合金段。
3、压铸生产用AM60B+2.0％Nd镁合金熔炼
(1)、采用与压铸机配套的镁合金熔化炉，将240公斤传统的 AM60B镁合金熔化，向熔液中加入20个在120～360℃预热后的上述 中间合金段，待中间合金段完全熔化后，生成的熔液就是AM60B+ 2.0％Nd镁合金熔液，可以进行压铸生产；
(2)、随着压铸生产的进行，需要不断补充AM60B和在120～360 ℃预热后的中间合金段，每加入1块12kg规格的AM60B重熔铸锭， 就同时加入1个上述中间合金段，如此反复，直至压铸生产结束。
该AM60B+2.0％Nd镁合金成本比AM60B大约增加10％，压铸工艺 性能基本与AM60B相当，满足压铸工艺要求；在175℃、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7～9M MPa，提高到30～35MPa，可以满足该镁合金在摩托车曲轴箱的应用。