专利名称：：一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金的制作方法
技术领域：
：本发明涉及含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，属于金属材料类领域。
背景技术：
：随着汽车工业的发展，目前镁合金的应用已由盖类小零件扩展到大型部件和动力系统，这就对镁合金的强度、塑性、阻尼性能提出了更高要求。以AM60为代表的Mg-A1-Mn合金由于具有铸造工艺性能优良、塑性佳、减震性能好等优点而得到广泛应用。然而此类合金也存在强度低、耐蚀性差的固有性能缺点，限制了其进一步扩大应用。为解决这些缺点，稀土元素被引入合金体系中，以期在保持该系合金的优良塑性前提下，提高其强度、耐蚀性能，从而扩展该系合金的应用领域。富铈混合稀土是目前市场应用最普遍的混合稀土之一，其主要成分为La、Ce、Pr、Nd。由于近期Pr和Nd金属的工业应用范围扩大、需求增加，因而从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd。因此从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd的含La、Ce的混合稀土形成了大量积压且廉价的镧铈稀土亟待开发应用。镧铈混合稀土不能得到充分的利用，是对资源的巨大浪费和对环境的严重威胁，在这种情况下开发镧铈稀土的应用市场必要而紧迫。利用分离高价元素后的低价格镧铈稀土，在AM60镁合金的基础上开发新型高强高韧镁合金，使该系合金的性能得到提升，应用范围更加广泛。同时也为闲置的稀土资源找到了用武之地。这既提高了镁合金产业的整体水平，又解决了镧铈稀土资源产需矛盾、产销不平衡的问题，实现稀土和镁产业的和谐发展。
发明内容本发明目的针对目前AM60压铸镁合金强度低、耐蚀性差的不足之处，提供含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金。通过在AM60合金的基础上加入一定量的镧铈混合稀土，在保持并提高基合金优良塑性的前提下，本发明合金改善了力学性能、耐腐蚀性能，与AM60镁合金相比有了明显的提高，符合当前市场需要镁合金发展的方向。本发明的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-A1-Mn压铸镁合金，其组成按质量百分比是Al为5.7%6.3%，Mn为0.27°%0.4%，Ce为0.1%1.5%，La为O.1%1.5%，杂质元素Fe《0.02%，Cu《0.002%，Si《0.01%，Ni《0.001%;该合金由质量百分比为97%90%的AM60镁合金和质量百分比为3%10%的镁一镧铈中间合金为3%10%制成；所述的镁一镧钸中间合金是由配比为质量为80%的镁锭与质量为20%的镧铈混合稀土制成；所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20X80X，La为80X20X，其他稀土元素为《1%。在制备方法上，本发明之合金不同于传统镁合金之处在于先制成镁-镧铈中间合金，再在熔炼的过程中加入镁-镧铈中间合金。此工艺过程中稀土损耗少，易于调控成分，熔炼时间縮短，从而提升了合金品质，降低制造成本。本发明的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金的制备方法如下(1)按镁锭的质量为80%、镧铈混合稀土的质量为20%的配比配料，把镁锭和镧铈混合稀土放入铸铁或石墨坩埚中加热熔化并升温至780。C，搅拌均匀后浇铸成镁一镧铈中间合金；熔炼过程中通入SF6:C02体积比为h200的保护气体，所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20%80%，La为80X20X，其他稀土元素为《1%;(2)按质量百分比为97%90%的AM60镁合金和质量百分比为3%10%的镁一镧铈中间合金的配比配料，把AM60镁合金为基合金，将其预热到20(TC后放入铸铁坩锅，该坩埚加热到300°C，通入SF6:C02体积比为l:200的保护气体，待镁合金完全熔化且熔体温度达到720。C时加入镁一镧铈中间合金，镁一镧铈中间合金预热到200°C;当温度升至74(TC，镁一镧铈中间合金完全熔化时通氩气搅拌精炼10分钟;然后静置30分钟，当熔体温度下降到70(TC时，在冷室压铸机上进行压铸，得到含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金。本发明的有益效果(l)Mg-Al-Mn合金的强度性能得到明显提高:其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到220-240MPa、103-110MPa、8-11%。在相同工艺条件下，比AM60镁合金的上述机械性能指标(205MPa、雷a、7%)有了明显提高。(2)Mg-Al-Mn合金的耐腐蚀性能得到很大改善不同稀土含量的Mg-A1-Mn合金腐蚀速率为0.8-1.3mg/cm2day，比AM60镁合金的腐蚀速率6.9mg/cm2day降低数倍。明合金成本提升不高于10%,生产过程简单易行，压铸工艺性能良好。(4)在不明显增加成本的前提下，实现添加稀土元素的合金化。通过稀土元素对镁合金的细晶作用、固溶作用、时效沉淀作用而实现少量多元合金强化，有效提高合金力学性能；镧铈稀土能够除去熔体中的杂质、气体、有害微量金属等，使本发明合金耐蚀性有了明显提高，实用性增强；制备镁一镧铈中间合金所用原料为镧铈混合稀土从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，使原料的成本大大降低，并节省了紧缺的Pr、Nd稀土资源，而丰富的铈镧稀土资源保证了该合金的可持续发展前景。图1是本发明实施例2合金的扫描电镜微观组织图。图2是本发明实施例2合金的透射电镜的微观组织图。从图中可以看出细化合金晶粒会对合金产生细晶强化、晶界处大量弥散分布的Al-LaCe相对合金产生弥散强化，这是合金具有优良力学性能的主要原因。具体实施方式实施例1AM60+CeLa(Ce=0.2，La=0.3)压铸镁合金AM60+CeLa(Ce=0.2，La=0.3)压铸镁合金的制备方法如下1、制备镁一镧铈中间合金按镁为80%、混合稀土原料为20%的质量关系配比配料，镁锭和混合稀土原料放入铸铁或石墨坩埚中加热熔化并升温至780°C，搅拌均匀后浇铸成镁一镧铈中间合金锭。熔炼过程中通入SF6:C02体积比为1:200的保护气体。制备中间合金所用混合稀土原料为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧钸混合稀土。2、制备高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金按AM60镁合金为97.5%、镁一镧铈中间合金为2.5%的质量关系配料，AM60合金锭预热到20(TC后放入铸铁坩锅，该坩埚预热到300。C，通入SF"C02体积比为1:200的保护气体，待镁合金完全熔化且熔体温度达到72(TC时加入镁一镧铈中间合金，镁一镧铈中间合金预热到200。C;当温度升至74(TC，镁一镧铈中间合金完全熔化时通氩气搅拌精炼10分钟；然后静置30分钟，当熔体温度下降到70(TC时，在冷室压铸机上进行压铸，得到含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-A1-Mn压铸镁合金。所制得合金化学组成按质量百分比为:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按前述工艺步骤制备的含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金的性能见表1和表2。例2AM60+CeLa(Ce=0.6，La二O.4)压铸镁合金AM60+CeLa(Ce二0.6，La二O.4)压铸镁合金按如下质量百分比配料:AM60镁合金为95%、镁一镧铈中间合金5%。其制备方法如实施例1。所制得合金化学组成按质量百分比为:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按前述工艺步骤制备的含铈镧混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，合金性能见表1和表2。例3AM60+CeLa(Ce二0.6，La二O.9)压铸镁合金AM60+CeLa(Ce二0.6，La二O.9)压铸镁合金按如下质量百分比配料AM60镁合金为92.5%、镁一镧铈中间合金7.5%。其制备方法如实施例1。所制得合金化学组成按质量百分比为:AlMnCeFeCuSiNiMg5.80.30.60.9《0.005《0.02《0.01《0.001余量按前述工艺步骤制备的含铈镧混合稀土的高强高韧Mg-A1-Mn压铸镁合金，合金性能见表1和表2。例4AM60+CeLa(Ce=1.0，La=l，0)压铸镁合金AM60+CeLa(Ce=4.0，La:l.0)压铸镁合金按如下质量百分比配料:旭60镁合金为90%、镁—镧铈中间合金10%。其制备方法如实施例l。所制得合金化学组成按质量百分比为:AlMnCeFeCuSiNiMg5.70.271.01.0《0.005《0.02《0.01《0.001余量按前述工艺步骤制备的含铈镧混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，合金性能见表1和表2。表1本发明实施例1、例2、例3和例4与AM60的室温力学性能比较表合金成分抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)扁o205907实施例12201038实施例224311011实施例3237脂10实施例42351099表1结果表明本发明合金的综合机械性能得到明显提升，抗拉强度提高20-35MPa(15%)、屈服强度提高20-27MPa(20%)、延伸率提高到7-11%。表2本发明实施例1、例2、例3和例4与AM60的耐腐蚀性能比较表合金成分腐蚀速率(mg/cm2day)AM606.90实施例11.09实施例20.75实施例31.18实施例41.12表2结果表明添加镧铈混合稀土后的实施例合金腐蚀速率比AM60合金降低7-15倍，实际应用意义十分显著。权利要求1、一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，其特征在于，其组成按质量百分比是Al为5.7％～6.3％，Mn为0.27％～0.4％，Ce为0.1％～1.5％，La为0.1％～1.5％，杂质元素Fe≤0.02％，Cu≤0.002％，Si≤0.01％，Ni≤0.001％；该合金由质量百分比为97％～90％的AM60镁合金和质量百分比为3％～10％的镁-镧铈中间合金为3％～10％制成；所述的镁-镧铈中间合金是由配比为质量为80％的镁锭与质量为20％的镧铈混合稀土制成；所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20％～80％，La为80％～20％，其他稀土元素为≤1％。2、如权利要求1所述的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下(1)按镁锭的质量为80%、镧铈混合稀土的质量为20%的配比配料，把镁锭和镧铈混合稀土放入铸铁或石墨坩埚中加热熔化并升温至780°C，搅拌均匀后浇铸成镁一镧铈中间合金；熔炼过程中通入SF6:C02体积比为1:200的保护气体，所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20o%80%，La为80X20X，其他稀土元素为《1%;(2)按质量百分比为97%90%的AM60镁合金和质量百分比为3%10%的镁一镧铈中间合金的配比配料，把AM60镁合金为基合金，将其预热到200。C后放入铸铁柑锅，该坩埚加热到300。C，通入SFe:C02体积比为1:200的保护气体，待镁合金完全熔化且熔体温度达到720。C时加入镁一镧铈中间合金，镁一镧铈中间合金预热到200°C;当温度升至740°C，镁一镧铈中间合金完全熔化时通氩气搅拌精炼10分钟;然后静置30分钟，当熔体温度下降到70(TC时，在冷室压铸机上进行压铸，得到含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金。全文摘要本发明提供的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，是由质量百分比为97％～90％的AM60镁合金和质量百分比为3％～10％的镁-镧铈中间合金为3％～10％制成；所述的镁-镧铈中间合金是由配比为质量为80％的镁锭与质量为20％的镧铈混合稀土制成；所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20％～80％，La为80％～20％，其他稀土元素为≤1％。在制备方法上，本发明之合金不同于传统镁合金之处在于先制成镁-镧铈中间合金，再在熔炼的过程中加入镁-镧铈中间合金。稀土损耗少，易于调控成分，熔炼时间缩短，从而提升了合金品质。文档编号C22C23/02GK101255519SQ20081005048公开日2008年9月3日申请日期2008年5月21日优先权日2008年5月21日发明者唐定骧,伟孙,健孟,张德平,房大庆,海杜,政田,鑫邱,鲁化一申请人:中国科学院长春应用化学研究所