一種適用于薄壁件半固態壓鑄超輕鎂鋰合金及其制備方法與流程
1.本發明屬于鎂鋰合金材料制備技術領域，具體涉及一種適用于薄壁件半固態壓鑄超輕鎂鋰合金及其制備方法。
背景技術：
2.鎂鋰合金是在鎂金屬中添加鋰及少量其它元素的合金，其密度介于1.4-1.6g/cm3之間，是金屬結構材料中密度最低的。此外，鎂鋰合金具有高比強度、高比剛度、易切削加工、塑性好、低溫韌性好、良好的磁屏蔽、防震性能和可回收性等優點，能夠滿足航空航天、軍事工業、消費電子等領域等對輕質材料的迫切需求，因此，受到廣泛的關注和高度的重視。但是，由于鎂鋰合金熔煉比較困難，力學性能相對較低，li等原材料價格相對昂貴等因素，導致鎂鋰合金難以廣泛應用。
3.壓鑄是鎂合金最主要的鑄造成型工藝。其中，半固態壓鑄成型技術可以成型加工形狀復雜的零部件，提高材料的利用率，并極大地發揮半固態材料的性能優勢，提高半固態壓鑄件的強度。因此，半固態壓鑄工藝具有高效節能、性能優良和近終成形等優點。
4.目前，現有技術中有較多關于鎂鋰合金半固態成型技術的研究，但多數研究發現，用于半固態壓鑄的鎂鋰合金的合金化程度較高，合金流動性較差。例如，授權公告號為cn112593132b的中國專利公開了一種高強半固態雙相壓鑄鎂鋰合金及其制備方法，由于li、al元素含量的增加，合金組織為雙相組織，低熔點β-li相以及大量al2li等高熔點相的存在導致合金半固態漿料的粘度上升，此專利中所述合金在加工制備薄壁件過程中，壓鑄時容易出現充型不足、飛邊、溢流及粘模等現象，冷卻后薄壁壓鑄件容易發生變形，因此僅適合于0.8-2mm的板材使用。
5.又如，公開號為cn105838950a的中國專利公開了一種鎂合金，合金中li元素范圍為6-12％，此專利中具有雙相組織的鎂鋰合金在壓鑄后容易出現明顯的冷卻收縮，同時大量較軟β相和α相冷卻過程中，收縮系數差異導致存在較大應力集中，甚至在壁厚差距較大的位置出現縮裂現象。
6.基于此，本發明針對現有技術中鎂鋰合金半固態壓鑄薄板制備時存在的問題，通過調整合金元素含量和降低合金元素總量及比例，改善合金流動性，成功制備一種線收縮率小、晶粒細、耐溫性好、適用于半固態壓鑄超薄壁件的鎂鋰合金。
7.同時，采用本發明所述鎂鋰合金采用半固態壓鑄工藝能夠實現薄壁件的批量制備，大幅提高材料利用率和壓鑄成品率，降低生產成本，適用于半固態壓鑄3c產品、光學和精密電子等高端輕薄產品，有力推進了薄壁件鎂鋰合金半固態壓鑄的批量化生產和應用，滿足合金零部件的輕量化需求。
技術實現要素：
8.本發明針對現有半固態壓鑄超薄壁件用鎂鋰合金在壓鑄過程中易出現充型不足、飛邊、溢流及粘模等問題，通過對合金成分、工藝方法進行調整，提出一種經濟的、有效適用
于半固態壓鑄超薄壁件成型工藝所需的鎂鋰合金。
9.本發明還提供了利用上述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金制備薄壁件的方法。
10.基于上述目的，本發明采取如下技術方案：
11.一種適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：li：4.0-7.0％，al：2.5-5.5％，ca：0-1.0％，zn：0-1.0％，mn：0-0.3％，re：0-1.0％，余量為mg和不可避免的雜質元素，每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％；re為ce、y、nd、sm和er中的一種或者多種，其中li與al的質量比控制為(0.7-2.8)：1，且除鎂以外其余各元素的含量之和＜13％。
12.進一步的，所述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金密度為1.55～1.60g/cm3。
13.進一步的，所述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金的固液相線溫度差控制在30～50℃，進行半固態壓鑄時，固相體積分數為25～40％，漿料表觀粘度低，流動性好，可實現0.3～0.8mm壁厚的薄壁復雜件的精密成型加工。
14.利用所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，包括以下步驟：
15.(1)鑄錠熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后采用真空加熱爐進行合金熔煉，得到金屬液，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯；
16.(2)擠壓：將錠坯加熱至360～390℃進行擠壓，形成規格為φ90mm的棒材；
17.(3)鋸切、車削：將擠壓得到的棒材鋸切成規格為φ90*310mm的小段，然后車削成規格為φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圓柱形棒料；
18.(4)半固態壓鑄：采用dak450-54rc型半固態壓鑄機進行鎂鋰合金棒材的壓鑄，所述半固態壓鑄機包括加熱料筒、頂桿、感應加熱裝置、壓鑄模具等結構；本發明的半固態壓鑄方法將制漿和壓鑄過程結合，一體化程度高，具體工藝方法為：
19.將步驟(3)得到的若干圓柱形棒料分階段依次加熱至半固態，得到熔體，控制熔體的溫度維持在550-620℃，然后采用注射的方式將處于半固態的熔體進行壓鑄，獲得厚度為0.3～0.8mm的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件；
20.(5)時效處理：將半固態壓鑄得到的鎂鋰合金薄壁件置于加熱爐中，在160～180℃的溫度下時效處理2～6h，然后隨爐冷卻至常溫，獲得最終產品。
21.具體的，步驟(1)中鎂鋰合金的真空熔煉和澆鑄步驟為，先將真空加熱爐內的真空度抽到0.1～2pa，再通入500～2000pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬元素完全熔化后升溫到735～755℃精煉5～10min，得到金屬液，精煉結束后靜置5～20min，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯，錠坯規格為φ300～500mm。
22.具體的，步驟(2)擠壓過程中，是先將加熱后的錠坯置于擠壓模具中，再置于擠壓筒中進行擠壓，擠壓過程中進行加熱使擠壓筒溫度為360～390℃，由于模具處于擠壓筒中心，熱量聚集的因素，擠壓模具溫度為380～400℃。
23.具體的，步驟(3)中，對車削后的棒料斷面倒r3圓角。
24.具體的，步驟(4)中，所述半固態壓鑄機包括加熱料筒、頂桿、感應加熱裝置、壓鑄模具等結構，其中加熱料筒的左端開設有裝料口，頂桿的頂料端從加熱料筒的裝料口處插入加熱料筒內，加熱料筒的出料端開設有注射嘴，壓鑄模具包括左右兩個模塊，左右兩個模塊之間設有用于鎂鋰合金薄壁件成型的間隙，左模塊左端開始有注入口，注入口與注射嘴頂接，感應加熱裝置包裹于加熱料筒外；所述半固態壓鑄裝置采用現有技術中的常用設備，
且其結構不是本發明的發明點所在，故不再贅述。
25.具體的，步驟(4)中半固態壓鑄的步驟為，先將半固態壓鑄機合模預熱至180～200℃，再將步驟(3)得到的若干圓柱形棒料按3-8根/次的方式投入半固態壓鑄機的加熱料筒中，利用感應加熱裝置進行分階段加熱，按照放置的先后順序，將每次放置的棒料依次加熱至半固態，即先放置的棒料首先加熱至半固態且并保持溫度在550～620℃，后放置的棒料隨后加熱，此時未加熱的棒料和半固態的熔體處于固液混合態；然后采用注射的方式將處于半固態的熔體進行壓鑄。
26.具體的，步驟(4)中，在半固態的熔體中，固相體積分數為25-40％。
27.具體的，步驟(4)中，壓鑄工藝參數為，壓射速度3～5m/s、壓射比壓25～32mpa、增壓壓力38～47mpa。
28.具體的，步驟(4)中，壓鑄后，將薄壁件保壓并冷卻6～12s再取出。
29.具體的，本技術所述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金在制備薄壁件的過程中，擠壓工藝后，室溫下，抗拉強度為230～270mpa，屈服強度為140～180mpa，延伸率為10～20％。
30.上述方法采用將鎂鋰合金經過高溫熱處理形成熔體后壓鑄得到半固態壓鑄超輕鎂鋰合金薄壁件，室溫下，所述薄壁件壁厚為0.3～0.8mm，抗拉強度≥240mpa，屈服強度≥190mpa，延伸率為10～15％。
31.具體的，所述鎂鋰合金經過半固態壓鑄后得到的薄壁件晶相結構為雙相組織，平均晶粒尺寸＜10μm。
32.具體的，經過半固態壓鑄得到的薄壁件線收縮率較小(0.2％～0.5％)，熱裂敏感性低，提高了薄壁件成型后的尺寸精確度。
33.具體的，所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，壓鑄的成品率在98％以上，具有良好的壓鑄效率。
34.進一步的，本發明還提供了所述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金在制造超薄3c產品(厚度為0.3～0.8mm)、光學儀器或精密電子儀器等產品中的應用。
35.與現有技術相比，本發明針對現有技術中，利用鎂鋰合金進行半固態壓鑄制備超輕薄壁件時，存在流動性差，壓鑄后容易出現充型不足、飛邊、溢流、粘模、縮裂及線收縮率大等問題，通過優選合金元素種類和含量，獲得壓鑄性能和力學性能兼備的鎂鋰合金半固態壓鑄超輕薄壁件。本發明具有以下有益效果：
36.1.本發明將li元素含量控制在4.0～7.0％之間，能夠使合金組織從單相α組織向α+β組織發生轉變。通過降低li元素含量和al元素含量(控制在2.5～5.5％之間)，以及li與al的質量比(控制在0.7～2.8之間)，從而減小合金中高熔點、高粘度mgli2al相及al2li相比例，提高合金中粘度低、低熔點的共晶相mg
17
al
12
比例，改善合金低溫流動性，優化合金半固態壓鑄超輕薄壁件的充型性能。
37.2.另外，在合金中添加微量的ca、zn元素，能夠形成高熔點球狀al2ca相及mg2ca6zn3相，也有一定提高合金固相占有率的效果，且ca元素可降低合金密度；合金中添加微量的re元素，一方面隨著壓鑄溫度的降低，可作為異質形核質點，快速細化晶粒，另一方面由于re元素的固溶度低，凝固的時候也可被排擠到固液界面前沿，富集在相界面上，阻礙晶粒長大，有效強化半固態壓鑄鎂鋰合金的性能。
38.3.在充型過程中，由于本發明所述鎂鋰合金的固相體積分數為20-40％，半固態壓
鑄的凝固速度快，大幅降低材料的線收縮率(從常規成型的4.1％降低至0.2％-0.5％)，在提高產品剛度的同時，顯著改善了常規薄壁件半固態壓鑄冷卻后的變形、翹曲等現象發生，保證半固態壓鑄超薄壁件成型的尺寸穩定性。
39.4.本發明通過調整合金元素含量，將固液相線溫度差控制在30～50℃，進一步控制合金固相體積分數(20％-40％)，從而改善合金半固態壓鑄漿料的表觀粘度，提高合金流動性，減小合金半固態壓鑄溢流、縮水、壓鑄件飛邊以及粘模等現象的頻次，產品良率達98％以上。
40.5.本發明整體降低了除鎂以外其余各元素的含量，并限定除鎂以外其余各元素的含量之和＜13％，進一步優化了半固態壓鑄工藝參數，半固態壓鑄溫度從610～640℃降低至550-620℃，溫度降低了10-80℃，在降低生產能耗和降低生產成本的同時，生產效率大幅提高，從15-20件/h提高至100-150件/h。
41.6.本發明所制備的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金薄壁件強度高、塑性好，抗拉強度可以達到240mpa以上，屈服強度達到190mpa以上，同時延伸率可以達到10-15％，有利于鎂鋰合金半固態壓鑄零件的批量化生產和應用，擴大鎂鋰合金的應用范圍。
附圖說明
42.圖1為本發明半固態壓鑄時的模式圖；
43.圖2為本發明實施例1的半固態壓鑄超薄壁件的鎂鋰合金金相顯微圖。
具體實施方式
44.為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。下述實施例中所用原料均為普通市售產品。
45.實施例1
46.一種適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：li：4.5％，al：5.0％，ca：0.7％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.5％，其中，li與al的質量比控制為0.9，re為ce、y、nd共3種，含量均為0.1％，余量為mg和不可避免的雜質元素；每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％。
47.利用所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，包括熔鑄、擠壓、切削、半固態壓鑄等工序，具體步驟如下：
48.(1)鑄錠熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后采用真空加熱爐進行合金熔煉，具體為：先將真空加熱爐內的真空度抽到0.1pa，再通入2000pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬元素完全熔化后升溫到745℃精煉10min，得到金屬液，精煉結束后靜置20min，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯，錠坯規格為φ500mm；
49.(2)擠壓：將錠坯加熱至380℃置于擠壓模具中，再置于擠壓筒中進行擠壓，形成規格為φ90mm的棒材，擠壓過程中進行加熱使擠壓筒溫度為380℃，由于模具處于擠壓筒中心，熱量聚集的因素，擠壓模具溫度為390℃；
50.(3)鋸切、車削：將擠壓得到的棒材鋸切成規格為φ90*310mm的小段，然后車削成規格為φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圓柱形棒料，并對棒料斷面倒r3圓角；
51.(4)半固態壓鑄：采用dak450-54rc型半固態壓鑄機進行鎂鋰合金棒材的壓鑄，所述半固態壓鑄機包括加熱料筒、頂桿、感應加熱裝置、壓鑄模具等結構，所述加熱料筒、頂桿、感應加熱裝置、壓鑄模具之間的連接關系如圖1所示，其中加熱料筒的左端開設有裝料口，頂桿的頂料端從加熱料筒的左端裝料口處插入加熱料筒內，加熱料筒的右端開設有注射嘴，壓鑄模具包括左右兩個模塊，左右兩個模塊之間設有用于鎂鋰合金薄壁件成型的間隙，左模塊左端開始有注入口，注入口與注射嘴頂接，感應加熱裝置包裹于加熱料筒外；所述半固態壓鑄裝置采用現有技術中的常用設備，且其結構不是本發明的發明點所在，故不再贅述；
52.具體工藝方法為：
53.先合模預熱至190℃，再將步驟(3)得到的圓柱形棒料按4根/次的方式依次從加熱料筒的左端裝料口處裝入，然后插入頂桿，使用感應加熱裝置對加熱料筒分階段進行加熱，右端圓柱形棒料首先被加熱至半固態，得到熔體，控制注射前熔體的溫度維持在570℃，左端未加熱的棒料處于固體狀態，此時鎂鋰合金棒料和半固態的熔體處于固液混合態，其中所述熔體的固相體積分數為30％；
54.然后，設定壓鑄工藝參數為，壓射速度為5m/s、壓射比壓為31mpa、增壓壓力為42mpa，在頂桿的作用下將處于半固態的熔體從注射嘴處射出至壓鑄模具內的間隙處，從而獲得厚度為0.5mm的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件，保壓并冷卻10s后取出壓鑄的薄壁件；
55.試驗時，實施例1的壓鑄過程未出現溢流現象，充型完整，且一小時內能夠壓鑄138件，期間可以實現模具的正常清理；
56.(5)時效處理：將半固態壓鑄得到的鎂鋰合金薄壁件置于加熱爐中，在160℃的溫度下時效處理6h，然后隨爐冷卻至常溫，最終獲得抗拉強度247mpa，屈服強度193mpa，延伸率10.5％的鎂鋰合金薄壁件，經測試，線收縮率為0.22％。
57.實施例2
58.一種適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：li：5.0％，al：2.5％，ca：0.9％，zn：0.8％，mn：0.1％，re：0.7％，其中，li與al的質量比控制為2，re為y、nd、sm共3種，含量分別為0.2％、0.4％、0.1％，余量為mg和不可避免的雜質元素；每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％。
59.利用所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，包括熔鑄、擠壓、切削、半固態壓鑄等工序，具體步驟如下：
60.(1)鑄錠熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后采用真空加熱爐進行合金熔煉，具體為：先將真空加熱爐內的真空度抽到0.4pa，再通入1800pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬元素完全熔化后升溫到740℃精煉8min，得到金屬液，精煉結束后靜置17min，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯，錠坯規格為φ400mm；
61.(2)擠壓：將錠坯加熱至370℃置于擠壓模具中，再置于擠壓筒中進行擠壓，形成規格為φ90mm的棒材，擠壓過程中進行加熱使擠壓筒溫度為370℃，由于模具處于擠壓筒中心，熱量聚集的因素，擠壓模具溫度為380℃；
62.(3)鋸切、車削：將擠壓得到的棒材鋸切成規格為φ90*310mm的小段，然后車削成規格為φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圓柱形棒料，并對棒料斷面倒r3圓角；
63.(4)半固態壓鑄：半固態壓鑄所采用的裝置同實施例1；
64.具體工藝方法為：
65.先合模預熱至185℃，再將步驟(3)得到的圓柱形棒料按4根/次的方式依次從加熱料筒的左端裝料口處裝入，然后插入頂桿，使用感應加熱裝置對加熱料筒分階段進行加熱，右端圓柱形棒料首先被加熱至半固態，得到熔體，控制注射前熔體的溫度維持在580℃，左端未加熱的棒料處于固體狀態，此時鎂鋰合金棒料和半固態的熔體處于固液混合態，其中所述熔體的固相體積分數為25％；
66.然后，設定壓鑄工藝參數為，壓射速度為4m/s、壓射比壓為28mpa、增壓壓力為42mpa，在頂桿的作用下將處于半固態的熔體從注射嘴處射出至壓鑄模具內的間隙處，從而獲得厚度為0.4mm的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件，保壓并冷卻8s后取出壓鑄的薄壁件；
67.試驗時，實施例1的壓鑄過程未出現溢流現象，充型完整，且一小時內能夠壓鑄145件，期間可以實現模具的正常清理；
68.(5)時效處理：將半固態壓鑄得到的鎂鋰合金薄壁件置于加熱爐中，在175℃的溫度下時效處理4h，然后隨爐冷卻至常溫，最終獲得抗拉強度252mpa，屈服強度197mpa，延伸率11.5％的鎂鋰合金薄壁件，經測試，線收縮率為0.27％。
69.實施例3
70.一種適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：li：7.0％，al：5.0％，ca：0.8％，zn：0.8％，mn：0.3％，re：0.9％，其中，li與al的質量比控制為2.33，re為ce、y、er共3種，含量均為0.3％，余量為mg和不可避免的雜質元素；其中，雜質元素na含量＜0.001％，其他每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％。
71.利用所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，包括熔鑄、擠壓、切削、半固態壓鑄等工序，具體步驟如下：
72.(1)鑄錠熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后采用真空加熱爐進行合金熔煉，具體為：先將真空加熱爐內的真空度抽到0.5pa，再通入1500pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬元素完全熔化后升溫到735℃精煉8min，得到金屬液，精煉結束后靜置13min，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯，錠坯規格為φ300mm；
73.(2)擠壓：將錠坯加熱至360℃置于擠壓模具中，再置于擠壓筒中進行擠壓，形成規格為φ90mm的棒材，擠壓過程中進行加熱使擠壓筒溫度為360℃，由于模具處于擠壓筒中心，熱量聚集的因素，擠壓模具溫度為380℃；
74.(3)鋸切、車削：將擠壓得到的棒材鋸切成規格為φ90*310mm的小段，然后車削成規格為φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圓柱形棒料，并對棒料斷面倒r3圓角；
75.(4)半固態壓鑄：半固態壓鑄所采用的裝置同實施例1；
76.具體工藝方法為：
77.先合模預熱至200℃，再將步驟(3)得到的圓柱形棒料按4根/次的方式依次從加熱料筒的左端裝料口處裝入，然后插入頂桿，使用感應加熱裝置對加熱料筒分階段進行加熱，右端圓柱形棒料首先被加熱至半固態，得到熔體，控制注射前熔體的溫度維持在610℃，左端未加熱的棒料處于固體狀態，此時鎂鋰合金棒料和半固態的熔體處于固液混合態，其中所述熔體的固相體積分數為20％；
78.然后，設定壓鑄工藝參數為，壓射速度為3.5m/s、壓射比壓為28mpa、增壓壓力為47mpa，在頂桿的作用下將處于半固態的熔體從注射嘴處射出至壓鑄模具內的間隙處，從而
獲得厚度為0.5mm的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件，保壓并冷卻12s后取出壓鑄的薄壁件；
79.試驗時，實施例1的壓鑄過程未出現溢流現象，充型完整，且一小時內能夠壓鑄127件，期間可以實現模具的正常清理；
80.(5)時效處理：將半固態壓鑄得到的鎂鋰合金薄壁件置于加熱爐中，在170℃的溫度下時效處理6h，然后隨爐冷卻至常溫，最終獲得抗拉強度243mpa，屈服強度192mpa，延伸率11.0％的鎂鋰合金薄壁件，經測試，線收縮率為0.4％。
81.對比例1
82.對比例1所述半固態壓鑄鎂鋰合金采用的組分配比與實施例1-3不同，具體由以下質量百分比的組分組成：li：12.0％，al：1.0％，ca：1.2％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.7％，合金中li與al的質量比為12，re為ce、y、nd共3種，含量分別為0.2％、0.25％、0.25％，余量為mg和不可避免的其它雜質元素；其中，雜質元素na含量＜0.001％，其他每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％。
83.對比例1所述的制備方法與實施例1相同，不同之處在于：
84.對比例1熔體的固相體積分數為80％，半固態壓鑄過程中，該鎂鋰合金薄壁件半固態壓鑄時未能完整充型，局部存在缺肉情況，未能形成成品；
85.對對比例1中的合金性能進行測試，得到抗拉強度為121mpa，屈服強度為96mpa，延伸率為18.5％，線收縮率為2.2％。
86.對比例2
87.對比例2所述所述半固態壓鑄鎂鋰合金采用的組分配比與實施例1-3不同，具體由以下質量百分比的組分組成：li：2.0％，al：5.5％，ca：0.3％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.3％，li與al的質量比為0.36，re為ce、y、er共3種，含量均為0.1％，余量為mg和不可避免的其它雜質元素；其中，雜質元素na含量＜0.001％，其他每個雜質元素含量小于0.05％，雜質元素總量小于0.3％。
88.對比例2所述的制備方法與實施例2相同，不同之處在于：
89.對比例2熔體的固相體積分數為18％，半固態壓鑄過程中，出現大量液體溢流及燃燒現象，清理壓鑄射嘴4次，壓鑄過程中額外清理模具3次。
90.對比例2的壓鑄方法能夠實現一小時壓鑄14件，對對比例2中的合金性能進行測試，得到抗拉強度為263mpa，屈服強度為204mpa，延伸率為4.5％，線收縮率為2.7％，產品存在縮裂現象。
91.圖2為本發明實施例1適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金的金相顯微圖，從圖中可以看出，半固態壓鑄后的晶粒尺寸細小且均勻，晶粒尺寸為8.8μm。
92.實施例1-3和對比例1、2中，合金室溫力學性能按照gb/t 228.1-2021《金屬材料拉伸試樣第一部分：室溫試驗方法》中的方法進行測試，合金線收縮率按照jb/t 4022.1-1999《合金鑄造性能測定方法自由線收縮測定方法》中的方法進行測試。
93.性能測試
94.采用suns10電子萬能試驗機對實施例1-3和對比例1-2的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件力學性能進行測試，取3組平行樣的平均值作為測試結果。采用dmi2000mm顯微鏡對半固態壓鑄鎂鋰合金的金相組織進行觀察，并統計平均晶粒尺寸。試樣的各測試結果如表1所示。
95.表1實施例和對比例測試結果
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從表1可以看出，本發明實施例1-3的抗拉強度均超過了240mpa，屈服強度均超過190mpa，延伸率也達到了10％以上，性能獲得顯著提升。并且實施例1-3的晶粒尺寸整體比對比例1-2的細小。與實施例1-3相比，對比例1的強度和壓鑄效率顯著降低，線收縮率大幅提升，這是由于合金低熔點li元素含量增加，導致合金液粘度提升流動能力不佳，充型時薄壁件出現局部缺肉現象，且由于合金中al元素含量大幅降低，合金的線收縮率提升至2.2％。對比例2相比實施例2，降低了li等元素的含量，在相同的半固態壓鑄條件下，合金的延伸率明顯下降。
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采用本發明實施例1-3方法制備的薄壁件在保持良好的力學性能的同時，還能夠大幅降低材料的線收縮率，且成型工藝簡單，可實現短流程、規模化批量生產，降低生產成本，在精密儀器、軍工及高端民用領域應用前景廣闊。
[0099]
以上對本發明的具體實施案例進行了描述，需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式。本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
技術特征：
1.一種適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，其特征在于，由以下質量百分比的組分組成：li：4.0-7.0 %，al：2.5-5.5 %，ca：0-1.0 %，zn：0-1.0%，mn：0-0.3%，re：0-1.0 %，余量為mg和不可避免的雜質元素；re為ce、y、nd、sm和er中的一種或者多種，其中li與al的質量比控制為（0.7-2.8）：1，且除鎂以外其余各元素的含量之和＜13%。2.根據權利要求1所述的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，其特征在于，合金密度為1.55~1.60 g/cm3。3.利用權利要求1或2所述鎂鋰合金制備薄壁件的方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）鑄錠熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后進行真空熔煉，得到金屬液，澆鑄獲得錠坯；（2）擠壓：將錠坯加熱至360~390℃進行擠壓，形成規格為φ90mm的棒材；（3）分切、車削：將擠壓得到的棒材分切，然后車削成規格為φ90
±
0.1mm*300
±
1mm棒料；（4）半固態壓鑄：將步驟（3）得到的若干棒料分階段依次加熱至半固態，得到熔體，控制熔體的溫度維持在550~620℃，然后采用注射的方式將處于半固態的熔體進行壓鑄，獲得厚度為0.3~0.8mm的半固態壓鑄鎂鋰合金薄壁件；（5）時效處理：將半固態壓鑄得到的鎂鋰合金薄壁件在160~180℃的溫度下時效處理2~6h，然后冷卻至常溫，獲得最終產品。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1）中鎂鋰合金的真空熔煉和澆鑄步驟為，先抽真空至0.1~2pa，再通入500~2000pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬元素完全熔化后升溫到735~755℃精煉5~10min，得到金屬液，精煉結束后靜置5~20min，將金屬液進行澆鑄獲得錠坯，錠坯規格為φ300~500mm。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（4）中半固態壓鑄的步驟為，先將半固態壓鑄機合模預熱至180~200℃，再將步驟（3）得到的若干棒料按3-8根/次的方式置于半固態壓鑄機中進行分階段加熱，按照放置的先后順序，將每次放置的棒料依次加熱至半固態，并在550~620℃的溫度下保溫，然后采用注射的方式將處于半固態的熔體進行壓鑄。6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（4）中，在加熱至半固態熔體中，固相體積分數為25-40%。7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（4）中，壓鑄工藝參數為，壓射速度3~5m/s、壓射比壓25~32mpa、增壓壓力38~47mpa。8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（4）中，壓鑄后，將薄壁件保壓并冷卻6~12s再取出。9.權利要求1或2所述半固態壓鑄超輕鎂鋰合金在制造超薄3c產品、光學儀器或精密電子儀器中的應用。
技術總結
本發明屬于鎂鋰合金材料制備技術領域，具體涉及一種適用于薄壁件半固態壓鑄超輕鎂鋰合金及其制備方法。本發明通過對合金成分、工藝方法進行調整，提出一種經濟的、有效適用于半固態壓鑄超薄壁件成型工藝所需的鎂鋰合金。本發明所述適用于薄壁件的半固態壓鑄超輕鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：Li：4.0-7.0%，Al：2.5-5.5%，Ca：0-1.0%，Zn：0-1.0%，Mn：0-0.3%，RE：0-1.0%，余量為Mg和不可避免的雜質元素；RE為Ce、Y、d、Sm和Er中的一種或者多種，且除鎂以外其余各元素的含量之和＜13%。采用本發明的方法可實現0.3~0.8mm超薄壁件低溫半固態工藝的成型制造，半固態壓鑄成品率達98%以上；成型性能好，效率高，產品剛度好，性能優異；便于實現批量化工業生產。便于實現批量化工業生產。便于實現批量化工業生產。
