镁锂合金及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种镁锂合金，该合金的组成及其质量的百分比为：Li:0-20％，Al:0.8％-1.5％，Pb:0.6％-1.6％，Mn:0.6％-1.6％，其余为Mg和其他物质。其制备步骤为：a.按照质量百分比将Li，Al，Pb，Mn，其余为Mg以及LiCl/LiF覆盖剂加入到真空感应熔炼炉内；b.对真空感应熔炼炉进行抽真空处理并通入保护气体；c.控制熔炼电流将金属全部融化，并保温，使金属混合均匀；d.在温度为700-750℃时将熔炼后的合金熔体浇铸成型。采用本发明的技术方案炼制的镁锂合金，能够在NaCl的环境下保证性能良好。
【专利说明】镁锂合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明金属材料【技术领域】，特别涉及镁锂合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]镁锂合金具有低密度、比强度高、比刚度、热稳定性高、电磁屏蔽性能佳以及可回收性能好的特点，因而被广泛应用于航天、航空、通讯、交通、汽车、电子、机械等领域。
[0003]在实际中的应用中，随着环境的不断变化，镁锂合金经常暴露Na+和Cl-存在的环境中，例如经常浸泡在海水中的船舶或在恶劣环境下的汽车部件，在这种情况下会对镁锂合金的性能产生严重影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种镁锂合金及其制备方法，采用真空熔炼技术，旨在提供一种能够在NaCl环境下保证良好性能的镁锂合金。
[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种镁锂合金，所述合金的组成及其质量百分比为:1^:0-20^^1:0.8^-1.5%,Pb:0.6% -1.6%，Μη:0.6% -1.6%，其余为 Mg 和其他物质。
[0007]—种镁锂合金的制备方法，制备步骤为:
[0008]a 按照质量百分比将 L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余为Mg以及LiCl/LiF覆盖剂加入到真空感应熔炼炉内；
[0009]b对真空感应熔炼炉进行抽真空处理并通入保护气体；
[0010]c控制熔炼电流将金属全部融化，并保温，使金属混合均匀；
[0011]d在温度为700_750°C将熔炼后的合金熔体浇铸成型。
[0012]较优地，步骤a中的进料顺序为先加入LiCl/LiF覆盖剂，然后依次加入L1、A1、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆盖剂。
[0013]较优地，步骤b中所通入的保护气体惰性气体。
[0014]较优地，步骤c中熔炼电流为14A-16A。
[0015]较优地,步骤c中的保温时间为10_15min。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]采用本发明的技术方案炼制的镁锂合金，能够在在NaCl环境下保证良好的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明镁锂合金的制备方法的方法流程图；
[0019]图2为四种合金在0.7mol/LNaCl溶液中的极化曲线图；
[0020]图3为四种合金在0.7mol/LNaCl溶液中的开路电位随时间变化图；
[0021]图4为铸态Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的计时电位曲线图；
[0022]图5为铸态Mg-3L1-Al-Pb_Mn合金的计时电位曲线图；
[0023]图6为铸态Mg-5L1-Al-Pb_Mn合金的计时电位曲线图；
[0024]图7为铸态Mg-8L1-Al-Pb_Mn合金的计时电位曲线图；
[0025]图8为四种合金恒电流放电Ih后的交流阻抗图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的镁锂合金及其制备方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]一种镁锂合金，所述合金的组成及其质量百分比为:1^:0-20^^1:0.8^-1.5%,Pb:0.6% -1.6%，Μη:0.6% -1.6%，其余为 Mg 和其他物质。
[0028]一种镁锂合金的制备方法，如图1所示，制备步骤为:
[0029]a 按照质量百分比将 L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余为Mg以及LiCl/LiF覆盖剂加入到真空感应熔炼炉内；
[0030]b对真空感应熔炼炉进行抽真空处理并通入保护气体；
[0031]c控制熔炼电流将金属全部融化，并保温，使金属混合均匀；
[0032]d在温度为700-750°C时将熔炼后的合金熔体浇铸成型。
[0033]其中步骤a中的进料时间应控制在Imin之内。
[0034]较优地，作为一种可实施方式，步骤a中的进料顺序为先加入LiCl/LiF覆盖剂，然后依次加入L1、Al、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆盖剂。这样可以使LiCl/LiF覆盖剂与其他金属的混合更加均匀。
[0035]较优地，作为一种可实施方式，步骤b中所通入的保护气体是惰性气体，例如:氩气。
[0036]较优地，作为一种可实施方式，步骤c中熔炼电流为14A-16A。
[0037]较优地，作为一种可实施方式，步骤c中的保温时间为10_15min。这样能够使金属的混合更加均匀。
[0038]通过实验对采用该制备方法熔炼的四种合金(四种合金的物质量比分别为Mg-OL1-Al-Pb-Mn, Mg-3L1-Al-Pb_Mn、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 和 Mg-8L1-Al-Pb_Mn)进行如下性能检测:
[0039]1、Tafel极化曲线测试
[0040]如图2所示，测量前在-2.2V下稳定5min，扫描速率为5mV.s-1。从图2可以看出四种铸态合金的极化曲线形状相似，腐蚀电位从图中很难直接区分开，四种合金均在电极在电位大于-1.2V时进入相对稳定的钝化区。这是由于在较高的氧化电位下，合金电极表面被电化学氧化产物覆盖，形成钝化膜所致。这样可以得出结论，四种合金在NaCl溶液中性能稳定，因此能够在NaCl环境下保证良好的性能。
[0041]2、合金开路电位随时间变化曲线
[0042]如图3所示，从图中可以看出Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的电位在测试过程中稳定在-1.75V，Mg-3L1-Al-Pb-Mn 合金的开路电位在-1.675V。
[0043]Mg-5L1-Al-Pb-Mn合金的电位在测试过程在_1.625V附近，从图中可以看出电势在测试过程中很稳定。Mg-SL1-Al-Pb-Mn合金的开路电位大概在-1.575V附近。从开路电位随时间变化的曲线我们可以看出，随着合金中Li含量的增加，开路电位正移。
[0044]3、恒电流氧化
[0045]如图4至7所示，测试过程电流分别控制在10mA、20mA和30mA。每次测试时间为lh。当氧化电流为1mA时，Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的计时电位约为-1.4V，而Mg-3L1-Al-Pb_Mn 合金、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 合金和 Mg-8L1-Al-Pb_Mn 合金的计时电位约为-1.3V，相差0.1V。当氧化电流为30mA时，计时电位信号波动很大。在相同的放电电流下,Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的放电电位更负,活性更高。四种合金的计时电位曲线均出现周期性的波动，这是由于随着反应的进行，氧化产物在电极表面逐渐积累，电解液不能与电极表面很好地接触，电荷传递受阻，极化电位变大，当氧化产物积累到一定程度后脱落，电荷传递恢复畅通，放电电位产生上下波动。各种合金的计时电位曲线出现了相同的现象，即随着氧化电流密度的增大，相应的电位值也增大。这是因为随着电流密度的增大，电极的反应速率变快，电极极化程度加大，极化的过电位越大,所以电位越正。
[0046]4、电化学阻抗
[0047]如图8所示，扫描频率范围为0.lHZ-200kHZ，扫描方向为由高频至低频，扫描电位为开路电位，扰动信号为正弦交流电压，幅值为5mV。可以看出，四种铸态合金均只有一个高频容抗弧，高频区的容抗弧是由电荷传递引起，其直径值可近似看作电极反应的电荷传递电阻。Mg-OL1-Al-Pb-Mn和Mg-3L1-Al-Pb_Mn在电化学氧化后的电阻达到60 Ω，而Mg-5L1-Al-Pb-Mn电化学氧化后的电阻大概在78 Ω，Mg-8L1-Al-Pb_Mn的电阻最大，达到110Ω。
[0048]通过以上测试得出结论为:
[0049](I)Mg-OL1-Al-Pb-Mn 合金有更负的开路电位，约为-1.75V,比 Mg-8L1-Al-Pb_Mn的开路电位负移0.175V。
[0050](2)在恒电流氧化下，Mg-OL1-Al-Pb-Mn、Mg-3L1-Al-Pb_Mn、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 和Mg-8L1-Al-Pb-Mn四种合金均随着氧化电流的增加，发生相应的计时电位曲线正移，这主要是因为随着电流密度的增大，电极的反应速率加快，电极极化程度加大，极化的过电位越大，所以电位越正。Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金在恒电流氧化下,相应的电位最负，20mA恒电流氧化下，电位为-1.0V，与电位最高的Mg-8L1-Al-Pb-Mn合金相差0.2V。并且计时电位曲线出现周期性的波动，这是由于随着反应的进行，氧化产物在电极表面逐渐积累，电解液不能与电极表面进行很好的接触，电荷传递受阻，极化电位变大，当氧化产物积累到一定程度后脱落，电荷传递恢复畅通，放电电位产生上下波动。
[0051](3)从交流阻抗的分析结果可以看出，在20mA恒电流氧化后,Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金具有最低的电阻，约为60Ω。
[0052](4)从实验结果可以看出，在Na+和Cl_存在的环境中，随着Li含量的增加，Mg-8L1-Al-Pb-Mn合金有着更好的性能，因此更适用于乘用车车身及新能源车辆其他关键零部件的制造，以及海洋中船舶的制造。
[0053]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种镁锂合金，其特征在于: 所述合金的组成及其质量的百分比为=L1:0-20%,Al:0.8%-1.5%,Pb:0.6%-1.6%,Μη:0.6% -1.6% ,其余为Mg和其他物质。
2.一种镁锂合金的制备方法，其特征在于: 制备步骤为: a 按照质量百分比为:L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余为Mg以及LiCl/LiF覆盖剂加入到真空感应熔炼炉内；b对真空感应熔炼炉进行抽真空处理并通入保护气体；c控制熔炼电流将金属全部融化，并保温，使金属混合均匀；d在温度为700-750°C将熔炼后的合金熔体浇铸成型。
3.根据权利要求2所述的镁锂合金的制备方法，其特征在于: 步骤a中的进料顺序为先加入LiCl/LiF覆盖剂，然后依次加入L1、Al、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆盖剂。
4.根据权利要求2所述的镁锂合金的制备方法，其特征在于: 步骤b中所通入的保护气体是惰性气体。
5.根据权利要求2所述的镁锂合金的制备方法，其特征在于: 步骤c中熔炼电流为14A-16A。
6.根据权利要求5所述的镁锂合金的制备方法，其特征在于: 步骤c中的保温时间为10-15min。
【文档编号】C22C23/00GK104294122SQ201410532222
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】张琳琳, 赵新华 申请人:北汽福田汽车股份有限公司