一种新型镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种新型儀合金，该儀合金为一种新型中间合金，本发明特别设及一 种用于汽车零部件用的新型儀合金，W及一种用于制备该儀合金的方法。
【背景技术】
[0002] 儀合金是W儀为基础并添加其他元素烙炼而成的合金，其具有密度低、比强度和 比刚度高、减震性能好、导电导热性能良好、加工性能良好等诸多优点，因此是航空器、航天 器和火箭导弹制造工业中普遍使用的轻质金属结构材料。但同时，儀合金操作易于氧化燃 烧、耐热性差、耐蚀性能差、在潮湿空气中容易氧化和腐蚀等缺陷，因此作为零部件使用前， 表面需要经过化学处理或涂漆。另外，儀的密度比侣轻，比重为1.8,强度也较低，只有200~ 300M化，因此主要用于制造低承载力的零部件。因此，只有进一步提高其强度等力学性能， 儀合金才能用作需要较高承载能力的部件，在更大范围，特别是汽车工业领域中得到进一 步应用。
[0003] 常规的烙炼法在生产制造儀合金部件过程中，由于儀元素性质活泼，在高溫下易 氧化、燃烧，蒸汽压高，容易蒸发损失等问题，需要进行氣气保护，通过控制压力来避免儀元 素的损伤，操作过程复杂。近年来兴起的粉末冶金方法具有能够最大限度地减少合金成分 偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，且生产普通烙炼法无法生产的具有特殊结构和性能的 材料和制品等优势，日益受到青睐。
[0004] 碳化铁TiC具有烙点高、导热性能好、硬度大、化学稳定好、不水解、高溫抗氧化性 好等优点，高纯度的碳化铁粉末通常由Ti化与炭黑在通氨气的碳管炉或调频真空炉内于 1600°C~1800°C高溫下反应制得。由于碳化铁硬度、高溫强度等力学性能良好，因此它成为 硬质合金的重要生产原料，通常用于制造耐磨材料、切削刀具材料、机械零件、W及烙炼锡、 铅、儒、锋等金属的相蜗。但目前采用碳化铁颗粒来改善儀合金力学性能的报道鲜见。
[0005] 另外，稀±元素被称为合金的"维生素"，通过向合金中加入不同种类的适量合金 元素，能够显著提高合金的性能，特别是取得某些方面，例如声光电磁等方面的特殊性能， 因此广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。但目前采 用稀±元素来改善儀合金力学性能的报道鲜见。
【发明内容】
[0006] 本发明的发明人鉴于W上所述，提出了采用粉末冶金的方法，通过向儀基合金中 添加碳化铁颗粒和稀±元素来获得新型儀合金，W提高儀合金的力学性能，扩大儀合金的 使用范围。
[0007] 具体地，本发明通过W下方式实现了上述目的：
[000引根据本发明的一个实施方式，提供了一种儀合金，其具有如下成分：
[0009] P: 12.5-17% (质量分数，下同）；TiC: 1.5-2% ;稀±元素:0.1-0.25%。
[0010] 根据本发明的一个实施例的儀合金，所述稀±元素中La和Ce的合计含量为45- 50%。
[0011] 根据本发明的一个实施例的儀合金，所述稀±元素中Mg含量为80-85%。
[0012] 根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于生产W上所述的新型儀合金的方 法，其包括W下步骤：
[0013] 步骤一 规定的质量百分比准备儀粉、赤憐粉、碳化铁及稀±元素；
[0014] 步骤二:在10~20°C的条件下将所述粉末混合揽拌，揽拌时添加适量的无水乙醇， 揽拌时间为10-15分钟；
[0015] 步骤Ξ:将揽拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成巧块并烘干，压制时 溫度在25~35°C，压力在65-70KN;
[0016] 步骤四：将制作完成的所述巧块置于真空加热炉中，并充入Ar，使加热炉处于真空 状态下，压力保持在4.5 X 1〇-中aW下，将加热炉升溫至500-550°C，保溫1-2小时；
[0017] 步骤五:将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却获得成品。
[0018] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述儀粉为100-150 目。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述赤憐粉为100-150 目。
[0020] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述碳化铁的粒径 为300皿-350皿。
[0021] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述稀±元素中La 和Ce的合计含量为45-50质量％。
[0022] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述步骤二中溫度 为 15°C。
[0023] 根据本发明的一个实施例，所述制造儀合金的方法中，进一步，所述步骤Ξ中的溫 度为30°C。
[0024] 通过W上技术方案，本发明提供了一种新型儀合金，在保证拉伸率的情况下，其强 度和硬度得到明显的改善，能够用于制造某些需要比较高的承载能力的部件，在汽车等领 域中具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的儀合金的制备过程的流程图。
【具体实施方式】
[00%]该儀合金通过W下制造方法获得：
[0027] 步骤一:在常规条件下按照表1所示的质量百分比准备儀粉、赤憐粉、碳化铁及稀 上元素。
[0028] 步骤二:在15°C左右的条件下将规定比例的四种粉末混合揽拌，揽拌时添加适量 的无水乙醇;揽拌时间为10-15分钟。
[0029] 步骤将揽拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干;压制时 溫度在30°C左右，压力在65-70KN。
[0030]步骤四：将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999%纯度惰性气体 Ar，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5Χ10-中aW下;将加热炉升溫至500-550°C， 保溫1-2小时。
[0031 ]步骤五:将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
[0032] 通过W上步骤所获得的儀合金锭的具体成分如下：
[0033] 表1:本发明所设计的各比较例和实施例的儀合金的成分组成
[0034]
'[0035]另外，本发明通过如上所述的方法进一步制备了下表2所示的儀合金锭，其组成和 含量与实施例4相同，所不同的是，实施例5中在步骤二在10°C的溫度下进行混合揽拌，在步 骤Ξ中在25°C的条件下进行压制，采用100目的儀粉、100目的赤憐粉、粒径300WI1的碳化铁、 La和Ce的含量为45质量％的稀±为原料;而实施例5中在步骤二在20°C的溫度下进行混合 揽拌，在步骤Ξ中在35°C的条件下进行压制，采用150目的儀粉、150目的赤憐粉、粒径350μπι 的碳化铁、La和Ce的含量为50质量％的稀±为原料。
[0036] 表2:本发明的实施例的5~6的儀合金的成分组成
[0037]
[0038] 在按照W上成分制得儀合金材料之后，对所得材料的中部取材，经德国布鲁克公 司产型号为S2PUMA的XRF(X射线巧光光谱分析)检验确保其成分含量在误差范围内符合要 求之后，对其采用电火花切割的方式进行取样，得到拉伸试样，并采用砂纸磨去电火花切割 影响层，并进一步分别采用400目、600目、800目、1200目、2000目砂纸打磨之后进行抛光处 理。之后，采用WDW-500E/600E微机控制电子万能试验机W3mm/min的拉伸速度对上述合金 分别测拉伸强度与拉伸率。另外，采用维氏硬度计，WHV10/20(在10kg力下施压20秒)进行 维氏硬度测量。
[0039] 所得力学性能具体结果如下表3所示：
[0040] 表3:所得儀合金的力学性能
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[0043] 由表3可见，通过向儀合金中添加1.5~2质量％的碳化铁和0.1~0.25质量％的稀 ±元素，与不含有碳化铁和稀±元素的儀合金相比，力学性能，特别是强度得到了显著提 高，从原来的200~300MI^提高至330~415MPa。
[0044] 关于W上所述的仪器及操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的， 可通过等价置换的方式在W上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。即，本发明的范 围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的 是本发明能够进行多种修正和变化。
[0045] 产业上的实用性
[0046] 本发明获得的含有Mg-P-TiC-稀上四元素的中间合金，与传统的儀合金材料相比， 强度200~300MI^提高至330~415MPa，硬度和拉伸率也得到明显改善，可应用于汽车零部 件的生产，具有广阔的应用前景。
【主权项】
1. 一种镁合金，其具有如下成分： P: 12.5-17质量％ ;TiC: 1.5-2质量％ ;稀土元素:0.1-0.25质量％，余量为Mg及不可避 免的杂质。2. 根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为 45-50 质量 ％。3. 根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述Mg含量为80-85质量％。4. 一种用于生产权利要求1-3中任一项所述的镁合金的方法，其包括以下步骤： 步骤一：以权利要求1中所述质量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化钛及稀土元素； 步骤二:在10~20°C的条件下将所述粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇，搅拌 时间为1〇_15分钟； 步骤三:将搅拌均匀的所述粉末置入2公斤容量的模具中，压制成坯块并烘干，压制时 温度在25~35°C，压力为65-70KN; 步骤四：将制作完成的所述坯块置于真空加热炉中，并充入氩气，使加热炉处于真空状 态下，压力保持在4.5 X 10_3Pa以下，将加热炉升温至500-550°C，保温1-2小时； 步骤五:将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却获得成品。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述镁粉为100-150目。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述赤磷粉为100-150目。7. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述碳化钛的粒径为300μπι-350μπι。8. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为45-50质量％。9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的温度为15°C。10. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的温度为30°C。
【专利摘要】本发明提供了一种新型镁合金，其包含：P：12.5-17质量％；TiC：1.5-2质量％；稀土元素：0.1-0.25质量％，余量为Mg及不可避免的杂质。与传统的镁合金材料相比，强度由200～300MPa提高至330～415MPa，硬度和拉伸率也得到明显改善，可应用于汽车零部件等需要较大承载能力的部件的生产，具有广阔的应用前景。本发明还涉及一种用于生产该新型镁合金的方法。
【IPC分类】C22C1/05, C22C23/00
【公开号】CN105506425
【申请号】CN201510727380
【发明人】陆海荣, 孙飞, 赵勇
【申请人】苏州天兼新材料科技有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年10月30日