专利名称：一种含稀土Er元素的耐蚀Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镁铝锌锰系铸造镁合金，特别是指一种含稀土元素铒的 Mg-AI-Zn-Mn铸造镁合金；属于高性能结构材料领域。
背景技术：
AZ91是最常用的镁合金之一，具有易加工、易铸造、强度高以及成本低 等优点，广泛应用于多种形式的机械部件。但是，因镁固有的活性，较负的 电极电位，使其不耐腐蚀。AZ91镁合金主要是由oc-Mg和Y-Mg"A^相组成， 而y-MgpAl。比a-Mg电位要正得多，存在于镁合金中的a-Mg和y-MgnAl。 相使其易于产生内部电偶腐蚀；另一方面，由于Mg合金表面形成的氧化膜 (MgO)的PB值小于1，不能形成有效的稳定保护膜，因而很不耐腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种加工工艺简单、组分配 比合理、能有效提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能的含稀土元素铒的 Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金。
本发明-- 一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分 (重量百分比)组成
Al: 8.3 9.7，
Zn: 0.35 1.0,
Mn: 0.15 0.50,
Er:0.1 0.9，其余为Mg。
本发明… 一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分 (重量百分比)组成 Al: 8.8 9.2， Zn: 0.5 0.8， Mn: 0.25 0.35，Er:0.3 0.7，其余为Mg。
本发明… 一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分 (重量百分比)组成 Al: 9, Zn: 0.65, Mn: 0.3,
Er:0.5，其余为Mg。
本发明由于采用在现有的镁铝锌锰系合金中添加铒元素，不改变已形成 的镁铝锌锰系铸造合金主要成分，通过铒元素合金化的作用， 一方面利用Er 与Al的电负性差值为0.4大于Er与Mg的电负性差值0.1，因此，在凝固 过程中优先形成Al-Er相，抑制Mg-Er相的形成；并且，由于MgnA^相和 Al3Er相的形成温度分别为437'C和655 'C，因此，在合金凝固过程中，Al3Er 相先于MgnAh2相在凝固早期开始形成，消耗了基体中的一部分A1原子，减 少了 Y-MgnAl^相的形成数量；另一方面，利用稀土Er元素的表面活性特 性，在MgnAl^相生长过程中，Er元素主动吸附在生长枝晶尖端，抑制 MgnAl^相的长大，从而减少MgnAlt2相的数量，增大其弥散程度，减小其 尺寸；特别是加入稀土Er元素后，受凝固时扩散动力学条件限制，稀土相自 动聚集在固液界面前沿，增大了合金的成分过冷而使分枝过程加剧，二次枝 晶增多，使枝晶间距减小，组织细化。综上所述，本发明加工工艺简单，组 分配比合理，通过铒元素合金化的作用，细化铸态组织中的初生相，减少初 生第二相的数目，改善初生第二相的分布，在不改变己形成的镁铝锌锰系铸 造合金主要成分的基础上，使镁铝锌锰合金的原始铸态组织得到改善，有效 提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能，适于工业化生产。
附图中(a)为现有AZ91镁合金铸态组织金相图。 附图中(b)为含0.3%Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。
附图中(c)为含0.5%Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。
附图中(d)为含0.7%Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。附图中(e)为含0.9%Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。
从图(a)可以看出AZ91镁合金的微观组织主要是由ot-Mg和尺寸粗大、 连续分布的Y-MgnAh2组成。比较图(b)-图(d)可以发现添加Er可以明显细 化Y-Mg17Al12，并使第二相Y-MgnAlu由原来的块状连续分布变成弥散细小 的球状或点状分布，在Er含量达到0.5 0.7%时细化和球化效果最好，分布 更均匀，合金的防腐蚀性能最好。
具体实施例方式
本发明镁铝锌锰系铸造镁合金在现有的镁铝锌锰系合金(Al:8.3 9.7,Zn:0.35 1.0，Mn:0.15 0.50，Er:0.1 0.9其余为Mg)配料中添加不同含量 的铒，设计四种合金。合金采用SF6+C02气体保护熔炼，制备出新型含铒的 镁铝锌锰系铸造镁合金。室温下在3.5%NaCl溶液中的腐蚀失重速率明显低于 AZ91铸造镁合金。具体实施例如下
实施例l、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为 8.3。/。Al-0.35。/。Zn-0.15Q/。Mn-0.1。/。Er，其余为Mg,合金采用SF6+C02气体保 护熔炼，室温下合金在3.5。/。NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为1.58355 (mg-cm -2士)。
实施例2、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为 9。/。Al-0.8。/。Zn-0.5。/。Mn-0.3。/()Er,其余为Mg，合金采用SF6+C02气体保护 熔炼，室温下合金在3.5。/。NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为1.51437 (mg'cm
实施例3、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为 8.96。/。Al-0.8。/。Zn-0.2。/。Mn-0.5。/。Er,其余为Mg,合金采用SF6+C02气体保 护烙炼，室温下合金在3.5。/。NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为1.21199(mg-cm
Wo
实施例4、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为 9.7。/oAl-1.0。/oZn-0.5。/oMn-0.7o/oEr,其余为Mg,合金采用SF6+C02气体保护 熔炼，室温下合金在3.5^NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为0.54606 (mg-cm
实施例5、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为
59.70/oAl-1.0o/oZn-0.5o/oMn-0.9。/oEr,其余为Mg,合金采用SF6+C02气体保护 熔炼，室温下合金在3.5n/。NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为1.55638 (mg-cm
Wo
对比例、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为
8.96%Al-0.8°/。Zn-0.2%Mn，其余为Mg,室温下合金在3.5%NaCl溶液中 的失重腐蚀速率约为7.65243 (mg'cnr2《1)。
比较实施例1-5所得合金于室温下在3.5%NaCl溶液中的失重腐蚀速率与 对比例合金于室温下在3.5%NaCl溶液中的失重腐蚀速率，可知通过0% 0. 9%铒元素合金化，稀土 Er能改善AZ91镁合金的组织、提高合金耐蚀性能, 随着Er含量的增加抗腐蚀性能先提高后又开始降低，也就是说稀土元素含量 并不是越高其耐蚀性能会更好，它有一个最优的值。
权利要求
1、一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成Al8. 3～9.7，Zn0. 35～1.0，Mn0. 15～0.50，Er0. 1～0.9，其余为Mg。
2、 根据权利要求1所述的一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合 金，由下述组分(重量百分比)组成Al: 8.8 9.2, Zn: 0.5 0.8， Mn: 0.25 0.35， Er:0.3 0.7，其余为Mg。
3、 根据权利要求1所述的一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合 金，由下述组分(重量百分比)组成Al:9， Zn: 0.65, Mn: 0.3,Er:0.5，其余为Mg。
全文摘要
一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成Al8.3～9.7，Zn0.35～1.0，Mn0.15～0.50，Er0.1～0.9，其余为Mg。本发明加工工艺简单，组分配比合理，通过铒元素合金化的作用，细化铸态组织中的初生相，减少初生第二相的数目，改善初生第二相的分布，在不改变已形成的镁铝锌锰系铸造合金主要成分的基础上，使镁铝锌锰合金的原始铸态组织得到改善，有效提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能，适于工业化生产。
文档编号C22C23/00GK101509092SQ200910042968
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者刘楚明, 李慧中, 葛位维, 高艳蕊 申请人:中南大学