一種鎂合金門窗用材料及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種門窗材料及其生產(chǎn)方法，具體涉及一種屬于鎂合金門窗材料及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活的家居方式日益豐富多樣，門窗正在逐步占領(lǐng)和擴(kuò)大其市場(chǎng)，目前市場(chǎng)上較多的門窗材料是以鋁合金、彩鋼、PVC料為主，而鋁合金因?yàn)槠溆捕容^高、重量輕、不老化、彩涂后美觀實(shí)用而受到市場(chǎng)的青睞，市場(chǎng)需求越來(lái)越旺盛，但是傳統(tǒng)的鋁合金的加工硬度過(guò)高，塑性差，加工難度相對(duì)較大，產(chǎn)品價(jià)格明顯高于同類的鋁合金的普通板材產(chǎn)品，從而影響到其推廣使用。
[0003]鎂合金具有低密度、比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼減震性良好，優(yōu)良的機(jī)加工性能成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外材料界研宄的熱點(diǎn)之一，但是如何進(jìn)一步提高變形鎂合金的綜合性能，滿足某些結(jié)構(gòu)件以鎂代鋁，甚至代鋼的性能要求，減小各向異性，改善鎂合金的室溫塑性成形能力，簡(jiǎn)化產(chǎn)品制備工藝，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍是國(guó)內(nèi)外研宄的主要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種鎂合金門窗用材料及其生產(chǎn)方法，該鎂合金門窗用材料具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、可焊性，提高了使用壽命，該生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行，成本低廉。
[0005]本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:
一種鎂合金門窗用材料，該鎂合金門窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素組成，其重量百分比組分為:
Al: 15-20%，Mn:5-8%,Zn: 10-15%，Cu: 1-3%,N1:2_3%，Sc:1_3%，P:0.5-1.0%，Zr:5_9%，
Y:2-5%, Ca:8-11%, Sr:2_5%，B:4_7%，Co:2_4%，稀土元素 1_3%，其余為 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm組成，按重量百分比計(jì)各組分為:Ce:10-15%,Nd: 15-18%，Gd: 14-20%，Pr:8-12%, Dy:5_9%，Yb:3_5%，La: 15-20%，Sm:7_15%。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
前述鎂合金門窗用材料中，該鎂合金門窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素組成，其重量百分比組分為:A1:15%，Mn:7%，Zn:10%，Cu:l%，N1:2%，Sc:2%, P:0.5%，Zr:9%，Y:3%、Ca:8%，Sr:4%，B:4%，Co:2%，稀土元素 3%，其余為 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm組成，按重量百分比計(jì)各組分為:Ce:10%，Nd:18%，Gd:17%, Pr:11%，Dy:9%，Yb:5%，La:15 %，Sm:15%。
[0007]前述鎂合金門窗用材料中，該鎂合金門窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素組成，其重量百分比組分為:A1:20%，Mn:8%，Zn:12%，Cu:3%，N1:3%，Sc: 3%，P:1.0%，Zr:7%，Y:5%，Ca:11%，Sr:5%，B:7%，Co:4%，稀土元素 1%，其余為 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm組成，按重量百分比計(jì)各組分為:Ce:15%，Nd:15%，Gd:20%, Pr:8%，Dy:8%，Yb:4%，La:20%，Sm:10%。
[0008]前述鎂合金門窗用材料中，該鎂合金門窗用材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素組成，其重量百分比組分為:A1:18%，Mn:5%，Zn:10%，Cu:2%，Ni:2%，Sc:1%，P:0.8%，Zr:5%，Y:2%，Ca:10%，Sr:2%，B:6%，Co:3%，稀土元素 2%，其余為 Mg ；
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm組成，按重量百分比計(jì)各組分為:Ce:14%, Nd:17%，Gd:14%, Pr:12%，Dy:9%，Yb:5%，La:19%，Sm:10%。
[0009]本發(fā)明還設(shè)計(jì)一種鎂合金門窗用材料的生產(chǎn)方法，按以下具體步驟操作:
(1)開(kāi)啟熔煉爐預(yù)熱10-15min，將上述化學(xué)成份作為原料加入其中的Mg、Al、Mn、N1、Sc、P、Zr、Y、Co及，按照組分含量進(jìn)行調(diào)配，將原料放置在石墨坩禍內(nèi)，然后將裝有原料的石墨坩禍放入預(yù)熱好的熔煉爐中，同時(shí)通入SF6和C02混合保護(hù)氣體；
往熔煉爐中加入Zn、Cu、Ca、Sr、B及稀土元素，在800-900 °C下熔煉，待合金元素完全熔化后，攪拌10-15min，保持720°C靜置20_30min ；
將合金液澆入預(yù)熱到200-300 °C的金屬模具中，得到高為150-200mm，直徑為100-120mm 的鑄錠；
(2)對(duì)制備得到的鑄錠進(jìn)行熱處理工藝，具體操作如下:
a退火，將鑄錠爐熱至400-500°C時(shí)保溫9_llmin，然后爐冷卻至250_260°C，隨后打開(kāi)爐門繼續(xù)緩冷至100-150°C出爐空冷至室溫；
b淬火，將步驟a中退火后的鑄錠緩慢爐熱至500-520°C并保溫0.5_lh，再次爐熱至550-560°C后用高壓噴射水鑄錠快速降溫；
c回火，將經(jīng)淬火后的鑄錠在室溫下再次入爐并爐熱至220-240°C后保溫10-15min后出爐空冷至室溫；
(3)將熱處理后的鑄錠經(jīng)車床去皮后得到高為100-120mm，直徑為80-100mm的坯料，對(duì)坯料進(jìn)行鍛造，預(yù)鍛溫度為650-70(TC，終鍛溫度為800-820°C，自然冷卻到室溫得到半成品;
(4)對(duì)鍛造后的半成品進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的半成品經(jīng)冷卻工序冷卻至室溫，得到直徑為15-20_的棒材，對(duì)棒材逐個(gè)檢查，剔除表面有缺陷的棒材，將檢驗(yàn)合格的棒材即為門窗用材料用絲帶進(jìn)行打捆并稱重，最終入庫(kù)，其中:
冷卻工序包括第一道冷卻工序和第二道冷卻工序具體操作為:
第一道冷卻工序?yàn)?在冷卻床上對(duì)半成品進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒5-8°C的冷卻速度將半成品冷卻到400-450°C，然后再緩慢冷卻到室溫；
第二道冷卻工序?yàn)?采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2.8-3.50C /s的冷卻速率將半成品水冷至320-350 °C，然后空冷至200-220 °C，再采用水冷以3.0-3.7 °C /s的冷卻速率將半成品水冷至150-170°C，最后空冷至室溫。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
前述鎂合金門窗用材料的生產(chǎn)方法中，步驟(3)中，在對(duì)坯料進(jìn)行鍛造前，先對(duì)鍛模進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至150-175?，并采用模具軟化劑對(duì)鍛模進(jìn)行潤(rùn)滑。
[0011]前述鎂合金門窗用材料的生產(chǎn)方法中，調(diào)質(zhì)熱處理的具體操作為:采用一次正火和一次回火組合進(jìn)行，正火:正式火溫度750-770°C，到溫后保溫10-15min ; —次回火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為800-840°C，到溫后保溫13-17min，第二段加熱溫度為820-8600C，到溫后保溫5-10min，然后空冷至室溫。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用鎂合金作為門窗的材料，更輕量化，節(jié)約能源的同時(shí)減少溫室氣體的排放，鎂不溶于堿性溶液，在通常條件下鎂合金的耐腐蝕性較好。
[0013]本發(fā)明的材料用添加了少量的Cu、N1、Sc，Cu成本低，可降低鎂合金的熱敏感性，提高合金的可焊性，但是這些元素加多了會(huì)降低鎂的耐腐蝕性，所以要嚴(yán)格控制它們的含量，避免制備出的材料耐腐蝕性差，使用壽命短。
[0014]合金化是提高鎂合金性能的有效途徑之一，稀土元素因具有獨(dú)特的核外電子排布，在冶金過(guò)程中它可以凈化館體，改善組織，提高合金的室溫和高溫性能，增強(qiáng)合金耐燭性，鎂合金中添加稀土元素Ce可提高合金初期溶化溫度，這表明稀土元素Ce的加入可以潛在提高鎂合金的擠，Nd實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)析出而阻止晶粒長(zhǎng)大，從而提高擠壓后的力學(xué)性能，Gd、Ce提高了合金初期熔化溫度，提高了鎂合金的延伸率和擠壓速度。
[0015]本發(fā)明通過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理工序配合冷卻工序，可使半成品表面產(chǎn)生3-5 mm厚回火馬氏體組織，有效提高的其抗水蝕能力；正火后回火進(jìn)一步減小表面和心部的溫度之差，從而使表面至心部性能趨