專利名稱：：一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，屬于金屬材料類領(lǐng)域。技術(shù)背景在當前金屬礦產(chǎn)資源日益枯竭的局面下，鎂以其資源豐富而受到重視，工程結(jié)構(gòu)材料輕量化、環(huán)保節(jié)能問題的需求更加刺激了鎂工業(yè)成為世界性的熱點。然而傳統(tǒng)鎂合金(如AM60鎂合金等)因為強度、耐腐蝕性能等固有性能差的缺點，無法滿足應(yīng)用汽車、國防軍工、航空航天等領(lǐng)域的要求。研究表明稀土元素作為合金化元素能夠改善鎂合金的力學性能與耐蝕性能，因而被引入到鎂合金當中。鎂合金目前使用最多的混合稀土之一為普通富釔混合稀土，主要成分為Y、Ho、Er，還包括Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素。目前由于市場及工業(yè)需要，從富釔原料中提取高價元素后，剩余了大量廉價的富釔稀土不能得到充分利用。開辟這種富釔稀土的利用途徑，對稀土資源的綜合利用和平衡發(fā)展具有重要意義，對提高鎂合金材料的性能也有著重要意義。利用分離高價元素后的富釔稀土，在AM60鎂合金的基礎(chǔ)上提高合金的強度、延伸率和耐蝕性能，發(fā)揮它的優(yōu)勢，開發(fā)出新型高強耐蝕鎂合金，既提升了鎂合金材料的性能，又有利于解決分離高價稀土后的富釔稀土資源大量積壓問題，緩解資源的產(chǎn)需矛盾、產(chǎn)銷不平衡的現(xiàn)狀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對目前AM60壓鑄鎂合金強度低、耐腐蝕性差的薄弱環(huán)節(jié)，提供含富釔稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。在AM60合金的基礎(chǔ)之上，通過加入一定量的特殊富釔混合稀土，既保留了該系合金塑性高的優(yōu)點，又改善合金的強度和耐腐蝕性，其綜合性能與AM60鎂合金相比有了較明顯的提高，可以滿足工業(yè)發(fā)展對鎂合金不斷提高的要求。本發(fā)明的一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，其組成按質(zhì)量百分比為A1為5.7%6.3%，Mn為0.27%0.4%，Y為0.3%1.5%，Er為0.1%0.15%,Ho為0.05%0.1%，雜質(zhì)元素Fe《0.02%，Cu《0.002%，Si《0.01%，Ni《0.001%,余量為鎂;所述的合金由質(zhì)量百分比為97%91%的AM60鎂合金和質(zhì)量百分比為3%9%的鎂—富釔中間合金制成；所述的鎂—富釔中間合金是由質(zhì)量比為80%的鎂與質(zhì)量比為20%的特殊富釔稀土制成；所述的特殊富釔稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后剩余的廉價富釔稀土，特殊富釔稀土化學組成按質(zhì)量百分比為Y:70%90%，Er:5%20%，Ho:l%10%。在制備方法上，本發(fā)明之合金不同于傳統(tǒng)鎂合金之處在于先制成鎂一富釔中間合金，再在熔煉過程中加入鎂一富釔中間合金。此工藝過程中稀土損耗少，易于調(diào)控成分，熔煉時間縮短，從而提升了合金品質(zhì)，降低制造成本。本發(fā)明的含富釔稀土高強耐蝕Mg-A1-Mn壓鑄鎂合金的制備方法(1)、按質(zhì)量配比為80%的鎂錠和質(zhì)量配比為20%的富釔混合稀土為原料，把鎂錠和富釔混合稀土原料放入鑄鐵或石墨坩堝中加熱熔化并升溫至780°C，攪拌均勻后澆鑄成鎂一富釔中間合金；熔煉過程中通入SF6:C02體積比為1:200的保護氣體，所述的富釔混合稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后的富釔稀土，其化學組成按重量百分比為Y:70%90%，Er:5%20%，Ho:l%10%。(2)、按質(zhì)量百分比為97%91%的AM60鎂合金和質(zhì)量百分比為3%9%的鎂_富釔中間合金配料，把AM60鎂合金預(yù)熱到200。C，放入鑄鐵坩鍋加熱，坩堝預(yù)熱到30(TC，并通入SFe:C02體積比為1:200的保護氣體，待鎂合金完全熔化、熔體溫度達到72(TC時加入鎂一富釔中間合金，鎂一富釔中間合金預(yù)熱到200°C，鎂一富釔中間合金完全熔化，溫度升至740°C，通氬氣精煉攪拌10分鐘，然后靜置30分鐘，待熔體溫度下降至70(TC時，在冷室壓鑄機上進行壓鑄，得到一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。本發(fā)明所具有的有益效果是Mg-Al-Mn合金的強度性能得到明顯提高，其抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到235-250MPa、110-117MPa、7-10%。在相同工藝條件下，比AM60鎂合金的強韌性指標(205MPa、90MPa、7%)有了明顯提高，而該系鎂合金塑性高的優(yōu)勢也得到了增強。同時Mg-Al-Mn合金的耐腐蝕性能得到很大改善，不同稀土含量的Mg-A1-Mn合金腐蝕速率為0.35-0.77mg/cm2'day，明顯優(yōu)于AM60鎂合金的6.9mg/cm、day。最后，與基合金AM60相比，本發(fā)明合金生產(chǎn)過程沒有過大變化，便于推廣使用，成本提升不高于IO%，壓鑄工藝性能良好。與基合金AM60鎂合金相比，本發(fā)明的特點在于1、通過添加富釔稀土產(chǎn)生的細晶作用、固溶作用、時效沉淀作用而實現(xiàn)添加稀土元素的合金化，在不明顯改變該系鎂合金優(yōu)異塑性的前提下有效提高合金力學性能。2、富釔稀土的除雜作用使熔體中的雜質(zhì)、氣體、有害微量金屬等含量降低，從而使本發(fā)明合金耐蝕性有了明顯提高，實用性增強。3、用廉價的特殊富釔混合稀土取代普通的富釔稀土改善合金性能，既節(jié)省了Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素資源，又使鎂合金的性價比得到明顯提升，使鎂及稀土的資源優(yōu)勢得到最大的發(fā)揮。圖l是本發(fā)明實施例2合金的掃描電鏡圖。圖2是本發(fā)明實施例2透射電鏡微觀組織圖。從圖中可以看出呈顆粒狀彌散分布的Al-RE相對合金產(chǎn)生的細晶強化和彌散強化作用是使合金力學性能獲得明顯提高的主要原因。具體實施方式實施例1AM60+YErHo(Y=0.3%，Er=0.l%，Ho=0.1%)壓鑄鎂合金AM60+YErHo(Y二O.3%，Er=0.1%，Ho二O.1%)壓鑄鎂合金制備方法如下1、制備鎂一富釔中間合金按鎂為80%、稀土為20%的質(zhì)量關(guān)系配比配料，鎂錠和混合稀土原料放入鑄鐵或石墨坩堝中加熱熔化并升溫至780°C，攪拌均勻后澆鑄成鎂一富釔中間合金錠。熔煉過程中通入SF6:C02體積比為1:200的保護氣體。制備所用的特殊富釔稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后剩余的廉價富釔稀土。2、制備高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金按AM60鎂合金為97.5%、鎂一富釔中間合金為2.5%的質(zhì)量關(guān)系配料，AM60合金錠預(yù)熱到200°C，放入鑄鐵坩鍋加熱，坩堝預(yù)熱到300°C，并通入SF6:C02體積比為1:200的保護氣體，待鎂合金完全熔化、熔體溫度達到72(TC時加入鎂一富釔中間合金，鎂一富釔中間合金預(yù)熱到200°C;當鎂一富釔中間合金完全熔化，溫度升至74(TC時，通氬氣精煉攪拌10分鐘，然后靜置30分鐘，待熔體溫度下降至70(TC時，在冷室壓鑄機上進行壓鑄，得到含富釔稀土的高強耐蝕壓鑄鎂合金。所制得合金化學組成按質(zhì)量百分比為:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按前述工藝步驟制備的含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，合金性能見表1和表2。實施例2AM60+YErHo(Y=0.8%，Er=0.l%，Ho=0.05%)壓鑄鎂合金AM60+YErHo(Y二O.8%，Er=0.1%，Ho二O.05%)壓鑄鎂合金按如下質(zhì)量百分比配料AM60鎂合金為95y。、鎂一富釔中間合金5%。其制備方法如實施例1。所制得合金化學組成按質(zhì)量百分比為:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按前述工藝步驟制備的含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，合金性能見表1和表2。實施例3AM60+YErHo(Y=l.3%，Er二O.15%,Ho二O.1%)壓鑄鎂合金AM60+YErHo(Y二1.3%，Er=0.15%，Ho=0.1%)按如下質(zhì)量百分比配料旭60鎂合金為92%、鎂一富釔中間合金8%。其制備方法如實施例l。所制得合金化學組成按質(zhì)量百分比為:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按前述工藝步驟制備的含富釔稀土高強耐蝕Mg-A1-Mn壓鑄鎂合金，合金性能見表1和表2。例4AM60+YErHo(Y=l.5%，Er=0.l%，Ho=0.1%)壓鑄鎂合金AM60+YErHo(Y=l.5%，Er=0.l%，Ho=0.1%)按如下質(zhì)量百分比配料旭60鎂合金為91%、鎂一富釔中間合金9%。其制備方法如實施例1。所制得合金化學組成按質(zhì)量百分比為:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按前述工藝步驟制備的含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，合金性能見表1和表2。表l本發(fā)明實施例l、例2、例3、例4與AM60的室溫力學性能比較表合金號抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)延伸率(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，其特征在于，其組成按質(zhì)量百分比為Al為5.7％～6.3％，Mn為0.27％～0.4％，Y為0.3％～1.5％，Er為0.1％～0.15％，Ho為0.05％～0.1％，雜質(zhì)元素Fe≤0.02％，Cu≤0.002％，Si≤0.01％，Ni≤0.001％，余量為鎂；該合金由質(zhì)量百分比為97％～91％的AM60鎂合金和質(zhì)量百分比為3％～9％的鎂-富釔中間合金制成；所述的鎂-富釔中間合金是由質(zhì)量比為80％的鎂與質(zhì)量比為20％的特殊富釔稀土制成；所述的特殊富釔稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后剩余的廉價富釔稀土，特殊富釔稀土化學組成按質(zhì)量百分比為Y70％～90％，Er5％～20％，Ho1％～10％。2、如取利要求1所述的一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-A1-Mn壓鑄鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(1)按質(zhì)量配比為80%的鎂錠和質(zhì)量配比為20%的富釔混合稀土為原料，把鎂錠和富釔混合稀土原料放入鑄鐵或石墨坩堝中加熱熔化并升溫至780°C，攪拌均勻后澆鑄成鎂一富釔中間合金;熔煉過程中通入SFs:C02體積比為1:200的保護氣體，所述的富釔混合稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后的富釔稀土，其化學組成按重量百分比為Y:70%90%，Er:5%20%，Ho:l%10%;(2)按質(zhì)量百分比為97%91%的AM60鎂合金和質(zhì)量百分比為3%9%的鎂一富釔中間合金配料，把AM60鎂合金預(yù)熱到200°C，放入鑄鐵坩鍋加熱，坩堝預(yù)熱到300°C，并通入SF6:C02體積比為1:200的保護氣體，待鎂合金完全熔化、熔體溫度達到72(TC時加入鎂一富釔中間合金，鎂一富釔中間合金預(yù)熱到200°C，鎂一富釔中間合金完全熔化，溫度升至740°C，通氬氣精煉攪拌10分鐘，然后靜置30分鐘，待熔體溫度下降至70(TC時，在冷室壓鑄機上進行壓鑄，得到一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。全文摘要本發(fā)明涉及一種含富釔稀土高強耐蝕Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。該合金由質(zhì)量百分比為97％～91％的AM60鎂合金和質(zhì)量百分比為3％～9％的鎂-富釔中間合金制成；所述的鎂-富釔中間合金是由質(zhì)量比為80％的鎂與質(zhì)量比為20％的特殊富釔稀土制成；所述的特殊富釔稀土為普通富釔稀土提取Eu、Dy、Tb、Lu等高價元素后剩余的廉價富釔稀土；在AM60合金的基礎(chǔ)之上，通過加入一定量的特殊富釔混合稀土，既保留了該系合金塑性高的優(yōu)點，又改善合金的強度和耐腐蝕性，其綜合性能與AM60鎂合金相比有了較明顯的提高。文檔編號C22C1/00GK101255518SQ20081005048公開日2008年9月3日申請日期2008年5月21日優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日發(fā)明者唐定驤,健孟,張德平,張景懷,張洪杰,房大慶,牛曉東,政田,魯化一申請人:中國科學院長春應(yīng)用化學研究所