一種稀土鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土鎂合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為工程中最輕的結(jié)構(gòu)材料，鎂合金擁有良好的機(jī)械加工性、尺寸穩(wěn)定性、電磁屏 蔽性以及阻尼抗震性，被廣泛應(yīng)用在航空航天、海工、基地建設(shè)、運(yùn)輸、醫(yī)療器械、汽車(chē)制造 和3C產(chǎn)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，被稱(chēng)為〃21世紀(jì)綠色工程材料〃。實(shí)際應(yīng)用表明，當(dāng)工作溫度超過(guò)120 °〇時(shí)，鎂合金晶界發(fā)生滑移導(dǎo)致蠕變，其力學(xué)性能急劇降低，進(jìn)一步，鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)較 小，僅為72w/m·k，以上缺陷嚴(yán)重制約該合金的工業(yè)化應(yīng)用。
[0003]稀土被稱(chēng)為〃工業(yè)維生素〃，具有特殊的化學(xué)活性和物理活性，是改善鎂合金鑄造 性能、機(jī)加工性能、高溫力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能最有效和最具實(shí)用價(jià)值的元素。稀土作為合金 化元素，不僅可以?xún)艋辖鹑垠w、同時(shí)可以通過(guò)固溶、沉淀、細(xì)化晶粒、彌散強(qiáng)化等方式提高 鎂合金的強(qiáng)度、硬度和力學(xué)性能以及耐熱性能，使其能夠在惡劣環(huán)境下滿(mǎn)足工作要求。
[0004] 但是，目前稀土鎂合金尚處于研發(fā)階段，其合金配比、熔煉和成型工藝并不成熟， 不能適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。因此，優(yōu)化合金配方，使其具有高強(qiáng)度、導(dǎo)熱率和耐熱性，同時(shí)改 善熔煉和成型工藝使其產(chǎn)業(yè)化成為擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用的立足點(diǎn)，開(kāi)發(fā)配方優(yōu)異、性能優(yōu)良，且 價(jià)格低廉的稀土鎂合金可望成為鎂合金擴(kuò)大應(yīng)用的突破點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)度高、散熱性好且高溫力學(xué)性能優(yōu)良的稀土鎂合金 及方法簡(jiǎn)單易行，適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)的制備方法。
[0006] 本發(fā)明提供了一種稀土鎂合金，包括如下質(zhì)量含量的組分：RE1~5%，Sr0~ 1%，Ζη0.2~2%，Zr0~1%以及余量的Mg，所述RE為稀土元素。
[0007] 優(yōu)選的，所述RE為Sm、La、Ce和Y中的一種或幾種。
[0008] 優(yōu)選的，所述稀土鎂合金包括如下質(zhì)量含量的組分：Sm2.5~3.5%，Sr0.2~ 0·8%，Ζη0.5~1.5%，Zr0.1 ~0.5% 以及余量的Mg。
[0009] 本發(fā)明還提供了上述稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟：
[0010] (1)將金屬M(fèi)g和其他合金原料進(jìn)行預(yù)熱；
[0011] ⑵將預(yù)熱好的金屬M(fèi)g熔煉，得到鎂液；
[0012] ⑶將所述步驟⑵中得到的鎂液合金化，得到鎂合金液；
[0013] (4)將所述步驟(3)中得到的鎂合金液靜置，然后精煉除渣，得到純凈的鎂合金液；
[0014] (5)將所述步驟(4)中得到的鎂合金液進(jìn)行壓鑄，得到稀土鎂合金。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中金屬M(fèi)g和其他合金原料的預(yù)熱溫度為290~310°C。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟(2)中金屬M(fèi)g的熔煉溫度為705~725°C;所述金屬M(fèi)g的熔煉過(guò)程 在保護(hù)氣體下進(jìn)行。
[0017]優(yōu)選的，所述保護(hù)氣體為NdPSF6的混合氣體，他的流量為1.2~1.8L/min，SF6的流 量為 0.24~0.3L/min。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟(3)中合金化的具體操作為：當(dāng)原料中沒(méi)有含Zr的合金原料時(shí)， 溫度為650~670°C時(shí)加入合金原料。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(3)中合金化的具體操作為：當(dāng)原料中有含Zr的合金原料時(shí)，含Zr的合金原料加入溫度為750~770°C，其他合金原料的加入溫度為650~670°C。
[0020] 優(yōu)選的，所述合金化在覆蓋劑的保護(hù)下進(jìn)行，覆蓋劑的加入量為鎂合金液總質(zhì)量 的1~2%〇
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟(4)中靜置溫度為680~770°C，靜置時(shí)間為25~35min。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟(4)中精煉溫度為680~760°C，精煉時(shí)間為15~20min，除渣溫度 為680 ~730°C。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟(5)中壓鑄溫度為700~710°C。
[0024] 本發(fā)明提供的稀土鎂合金，具有強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、高溫力學(xué)性能好以及成型性好 的特點(diǎn)，常溫下的熱導(dǎo)率高達(dá)101W/m·k，較AZ91D合金提高40% ;常溫抗拉強(qiáng)度較AZ91D提 高10%，200°C時(shí)較AZ91D合金提高50%，250°C時(shí)較AZ91D合金提高71%，300°C時(shí)較AZ91D合 金提高19%，克服了鎂合金工作溫度超過(guò)120°C時(shí)力學(xué)性能顯著下降和導(dǎo)熱率低的缺陷，可 用于散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等對(duì)散熱、耐熱要求較高的結(jié)構(gòu)件。
[0025]本發(fā)明還提供了上述稀土鎂合金的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單易行， 可適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的稀土鎂合金的熔煉工藝流程圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例得到的稀土鎂合金的拉伸性能測(cè)試試樣尺寸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明提供了一種稀土鎂合金，包括如下質(zhì)量含量的組分：RE1~5%，Sr0~ 1%，Ζη0.2~2%，Zr0~1%以及余量的Mg，所述RE為稀土元素。
[0029]本發(fā)明提供的稀土鎂合金包括1~5wt%的RE，所述RE為稀土元素，優(yōu)選為Sm、La、Ce和Y中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述RE的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為2.5~3.5%。
[0030]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，當(dāng)含有Sm時(shí)，所述Sm的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為2.5~3.5%， 其提高了合金的高溫力學(xué)性能。在本發(fā)明中，所述Sm優(yōu)選以純金屬或Mg-Sm中間合金形式添 加；當(dāng)以中間合金形式添加時(shí)，所述Sm在Mg-Sm中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為18~22% ;在 本發(fā)明中，所述Mg-Sm中間合金的燒損率優(yōu)選按照50%計(jì)算。
[0031]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，當(dāng)含有La時(shí)，所述La的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為2.5~3.5%， 其提高了合金的高溫力學(xué)性能。在本發(fā)明中，所述La優(yōu)選以純金屬或Mg-La中間合金形式添 加；當(dāng)以中間合金形式添加時(shí)，所述La在Mg-La中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為18~22%;在 本發(fā)明中，所述Mg-La中間合金的燒損率優(yōu)選按照50%計(jì)算。
[0032]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，當(dāng)含有Ce時(shí)，所述Ce的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為2.5~3.5%，其提高了合金的高溫力學(xué)性能。在本發(fā)明中，所述Ce優(yōu)選以純金屬或Mg-Ce中間合金形式添 加；當(dāng)以中間合金形式添加時(shí)，所述Ce在Mg-Ce中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為18~22%;在 本發(fā)明中，所述Mg-Ce中間合金的燒損率優(yōu)選按照50%計(jì)算。
[0033]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，當(dāng)含有Y時(shí)，所述Y的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為2.5~3.5%，其 提高了合金的高溫力學(xué)性能。在本發(fā)明中，所述Y優(yōu)選以純金屬或Mg-γ中間合金形式添加； 當(dāng)以中間合金形式添加時(shí)，所述Y在Mg-Y中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為22~27%;在本發(fā)明 中，所述Mg-Y中間合金的燒損率優(yōu)選按照50%計(jì)算。
[0034]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，當(dāng)含有Sr時(shí)，所述Sr的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為0.2~0.8 %， 其通過(guò)變質(zhì)作用細(xì)化合金晶粒。在本發(fā)明中，所述Sr優(yōu)選以純金屬或Mg-Sr中間合金形式添 加；當(dāng)以Mg-Sr中間合金形式添加時(shí)，所述Sr在Mg-Sr中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為18~ 22% ;在本發(fā)明中，所述Mg-Sr中間合金的燒損率優(yōu)選按照50%計(jì)算。
[0035]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，Zn的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為0.5~1.5%，其改善了合金流 動(dòng)性，提高了合金強(qiáng)度和硬度。在本發(fā)明中，所述Zn優(yōu)選以金屬Zn或Mg-Zn中間合金形式添 加；當(dāng)以金屬Zn形式添加時(shí)，所述金屬Zn的純度優(yōu)選為不低于95% ;在本發(fā)明中，所述金屬 Zn的燒損率優(yōu)選按照10 %計(jì)算。
[0036]本發(fā)明提供的稀土鎂合金中，Zr的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為0.1~0.5%，其細(xì)化晶粒和組 織，改善了合金力學(xué)性能。在本發(fā)明中，所述Zr優(yōu)選以金屬Zr或Mg-Zr中間合金形式添加；當(dāng) 以Mg-Zr中間合金形式添加時(shí)，所述Zr在Mg-Zr中間合金中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為23~27 % ;在 本發(fā)明中，所述Mg-Zr中間合金的燒損率優(yōu)選按照75%計(jì)算。
[0037]本發(fā)明提供的稀