一种阻燃耐热镁合金及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料及冶金技术领域，具体的说是一种阻燃耐热镇合金及制备方 法。
【背景技术】
[0002] 镇合金作为工程应用中最轻的金属结构材料，具有低的密度、高的比强度和比刚 度、优异的阻尼减震性能W及良好的散热性，易于回收利用，具有环保特性，有着非常广泛 的应用前景，受到航空航天、电子通讯W及汽车工业等行业的青睐，成为最具有潜力的金属 结构材料之一。AZ系镇合金具有良好的铸造工艺性能，较高的室温力学性能，较小的热裂倾 向，成本较低，易于成型，成为应用最广泛的镇合金，如AZ31，AZ91，AZ80及AM50等。
[0003] 由于镇合金的化学性质非常活泼，极易与空气中的氧气发生化学反应，产生剧烈 燃烧，镇合金的该种易于氧化燃烧的特点给合金的生产、加工和处理带来了非常大的困难， 阻碍了镇合金的广泛应用，获得理想的阻燃镇合金一直是镇合金研究领域的一个重要课 题。国内外对镇合金的阻燃问题给予了广泛的关注和高度重视。目前，工业上普遍采用 烙剂覆盖和气体保护法来解决镇合金烙炼过程中的燃烧问题，但是现有阻燃方法存在环 境污染W及降低合金性能的问题。国内外对阻燃镇合金进行了很多研究，相关文献已经 报道了通过Ca、Be、Re等元素合金化制备的阻燃镇合金，取得了不少研究成果。中国专利 ZL99113861. 9 "铸造阻燃镇合金及其烙炼和铸造工艺"中提出了一种含Al、Sr、Be和稀±元 素的阻燃镇合金，其燃点温度可W达到74(TC，但其力学性能较差，抗拉强度仅有leOMPa， 延伸率只有2%，其强度和延伸率显然不能满足现在工业使用。如何同时提高镇合金的阻燃 性能和高温力学性能成为重要的研究课题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种同时提高镇合金的阻燃性能和高温力学性能的阻燃耐 热镇合金及制备方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为5~9%，化为0. 3~1. 4%，Sm为 0. 1 ~0. 6%，Nd 为 0. 1 ~0. 8%，Y 为 0. 2 ~1. 5%，Ca 为 0. 3 ~1. 7%，Sr 为 0. 4 ~2. 3%，余 量为Mg ; 所述的Sm、Nd和Y的质量百分比之和为1%~2〇/〇 ; A1 为 5. 3%，化为 1. 2%，Sm 为 0. 1%，Nd 为 0. 3%，Y 为 1. 2%，Ca 为 1. 4%，Sr 为 1. 1%，余量 为Mg ; A1 为 7. 9%，化为 1. 1%，Sm 为 0. 2%，Nd 为 0. 7%，Y 为 0. 6%，Ca 为 1. 0%，Sr 为 1. 5%，余量 为Mg ; A1 为 8. 6%，化为 0. 5%，Sm 为 0. 3%，Nd 为 0. 1%，Y 为 1. 5%，Ca 为 1. 7%，Sr 为 0. 6%，余量 为Mg ; 一种如上所述的耐热镇合金的制备方法，包括w下步骤： 1) 按照上述重量百分数称取纯镇、纯铅、纯锋和中间合金Mg-Nd、Mg-Y、Mg-Sm、Mg-Sr、 Mg-Ca，并分别于200°C条件下预热2小时； 2) 将预热后的纯镇、纯铅、纯锋在C〇2+SFe混合气体保护下烙化，加热至72(TC时添加 Mg-Sm中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金及Mg-Ca中间合金，保温 lOmin，待到合金全部烙化后去除表面浮渣，将温度升至74CTC后停止升温，然后揽拌均匀， 再降至70(TC，静置5min，然后将合金液德注至预热28(TC的金属型模具中，得到铸态合金； 3) 将铸态合金进行热处理，所述热处理是对所得的铸态合金依次进行固溶处理和时效 处理，固溶处理温度为43(TC，处理时间为15小时，然后用85C的水浑火至室温；时效处理 温度为23(TC，处理时间为17小时，然后在空气中冷却至室温，其中固溶处理在氧化镇粉末 覆盖下进行。
[0006] 本发明的有益效果： 本发明利用多组元(稀±元素和碱±元素）微合金化的方法将提高镇合金的阻燃性能 和耐热性能有效结合起来，通过复合合金化后镇合金性能得到明显改善，燃点得到显著提 高，高温力学性能同样得到明显提升；本发明合金的化的量为0. 3~1. 4%，化在镇合金中具 有较强的固溶强化和时效强化作用，同时化的添加能够提高合金的塑性；本发明通过添加 适量的稀±元素Sm，Nd，Y改善镇合金组织，提高合金的阻燃新能和耐热性能，本发明中稀 ±元素的添加总量为1~2% ;研究表明，少量碱±元素化和Sr能够明显提高镇合金的阻 燃性能，且在合金显微组织中生成高烙点强化相，改善镇合金显微组织，提高镇合金的高温 力学性能；本发明提供的镇合金成本较低，烙炼及热处理工艺简单。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的阐述。
[000引 实施例1 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为5. 3%，化为1. 2%，Sm为0. 1%， Nd 为 0. 3%，Y 为 1. 2%，Ca 为 1. 4%，Sr 为 1. 1%，余量为 Mg ; 一种如上所述的耐热镇合金的制备方法，包括W下步骤： 1) 按照上述重量百分数称取纯镇、纯铅、纯锋和中间合金Mg-Nd、Mg-Y、Mg-Sm、Mg-Sr、 Mg-Ca，并分别于200°C条件下预热2小时； 2) 将预热后的纯镇、纯铅、纯锋在C02+SFe混合气体保护下烙化，加热至72(TC时添加 Mg-Sm中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金及Mg-Ca中间合金，保温 lOmin，待到合金全部烙化后去除表面浮渣，将温度升至74CTC后停止升温，然后揽拌均匀， 再降至70(TC，静置5min，然后将合金液德注至预热28(TC的金属型模具中，得到铸态合金； 3) 将铸态合金进行热处理，所述热处理是对所得的铸态合金依次进行固溶处理和时效 处理，固溶处理温度为43(TC，处理时间为15小时，然后用85C的水浑火至室温；时效处理 温度为23(TC，处理时间为17小时，然后在空气中冷却至室温，其中固溶处理在氧化镇粉末 覆盖下进行。
[000引 实施例2 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为6. 7%，化为0. 9%，Sm为0. 4%， Nd 为 0. 5%，Y 为 0. 8%，Ca 为 0. 8%，Sr 为 2. 0%，余量为 Mg ; 本实施例制备方法同实施例1。
[0010] 实施例3 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为7. 1%，化为0. 7%，Sm为0. 5%， Nd 为 0. 8%，Y 为 0. 3%，Ca 为 0. 4%，Sr 为 2. 3%，余量为 Mg ; 本实施例制备方法同实施例1。
[0011] 实施例4 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为7. 9%，化为1. 1%，Sm为0. 2%， Nd 为 0. 7%，Y 为 0. 6%，Ca 为 1. 0%，Sr 为 1. 5%，余量为 Mg ; 本实施例制备方法同实施例1。
[001引 实施例5 一种阻燃耐热镇合金，各组分及其重量百分数为；A1为8. 6%，化为0. 5%，Sm为0. 3%， Nd 为 0. 1%，Y 为 1. 5%，Ca 为 1. 7%，Sr 为 0. 6%，余量为 Mg ; 本实施例制备方法同实施例1。
[0013] 实施例1-5所得到合金的室温和20(TC的力学性能及燃点测试结果列于表1，从表 中可W看出，本发明所制备的稀±镇合金在室温~20(TC范围内具有高的抗拉强度和屈服强 度，燃点测试结果表明该合金具有优异的阻燃性能。
[0014] 表1本发明合金的高温力学性能
【主权项】
1. 一种阻燃耐热镁合金，其特征在于，各组分及其重量百分数为：A1为5~9%，Zn为 0· 3~L 4%，Sm 为 0· 1 ~0· 6%，Nd 为 0· 1 ~0· 8%，Y 为 0· 2 ~L 5%，Ca 为 0· 3 ~L 7%，Sr 为 0.4~2. 3%，余量为Mg。
2. 如权利要求1所述的阻燃耐热镁合金，其特征在于：所述的Sm、Nd和Y的质量百分 比之和为1%~2%。
3. 如权利要求1所述的阻燃耐热镁合金，其特征在于，各组分及其重量百分数为：A1 为 5. 3%，Zn 为 L 2%，Sm 为（λ 1%，Nd 为（λ 3%，Y 为 L 2%，Ca 为 L 4%，Sr 为 L 1%，余量为 Mg。
4. 如权利要求1所述的阻燃耐热镁合金，其特征在于，各组分及其重量百分数为：A1 为 L 9%，Zn 为 L 1%，Sm 为 0· 2%，Nd 为 0· 7%，Y 为 0· 6%，Ca 为 L 0%，Sr 为 L 5%，余量为 Mg。
5. 如权利要求1所述的阻燃耐热镁合金，其特征在于，各组分及其重量百分数为：A1 为 8. 6%，Zn 为 0· 5%，Sm 为 0· 3%，Nd 为 0· 1%，Y 为 L 5%，Ca 为 L 7%，Sr 为 0· 6%，余量为 Mg。
6. -种如权利要求1所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 按照上述重量百分数称取纯镁、纯铝、纯锌和中间合金Mg-NcU Mg-Y、Mg-Sm、Mg-Sr、 Mg-Ca，并分别于200°C条件下预热2小时； 2) 将预热后的纯镁、纯铝、纯锌在C02+SF6混合气体保护下熔化，加热至720°C时添加 Mg-Sm中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金及Mg-Ca中间合金，保温 lOmin，待到合金全部熔化后去除表面浮渣，将温度升至740°C后停止升温，然后搅拌均匀， 再降至700°C，静置5min，然后将合金液浇注至预热280°C的金属型模具中，得到铸态合金； 3) 将铸态合金进行热处理，所述热处理是对所得的铸态合金依次进行固溶处理和时效 处理，固溶处理温度为430°C，处理时间为15小时，然后用85°C的水淬火至室温；时效处理 温度为230°C，处理时间为17小时，然后在空气中冷却至室温，其中固溶处理在氧化镁粉末 覆盖下进行。
【专利摘要】本发明提供一种同时提高镁合金的阻燃性能和高温力学性能的阻燃耐热镁合金及制备方法，各组分及其重量百分数为：Al为5～9%，Zn为0.3~1.4%，Sm为0.1～0.6%，Nd为0.1～0.8%，Y为0.2～1.5%，Ca为0.3～1.7%，Sr为0.4～2.3%，余量为Mg；本发明通过添加适量的稀土元素Sm，Nd，Y改善镁合金组织，提高合金的阻燃新能和耐热性能，本发明中稀土元素的添加总量为1～2%；研究表明，少量碱土元素Ca和Sr能够明显提高镁合金的阻燃性能，且在合金显微组织中生成高熔点强化相，改善镁合金显微组织，提高镁合金的高温力学性能。
【IPC分类】C22C1-03, C22C23-02, C22F1-06
【公开号】CN104630586
【申请号】CN201510089753
【发明人】陈君, 张清, 李全安, 李梅菊, 朱宏喜, 周耀, 严景龙
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月27日