专利名称：一种稀土镁合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及一种稀土镁合金及其制备方法。
背景技术：
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是结构工程中最轻的材料，具有质轻、高比刚度、高阻尼、减振降噪、抗电磁波辐射、散热性好、感佳优良等特性，被广泛应用于航空航天、运输、化工等各个领域。随着世界各国对资源与环境日益关注，制造业日益追求轻量化、节能减排及资源综合利用，预示着镁合金在未来金属材料领域中将扮演十分重要的角色。然而传统镁合金存在着不抗氧化燃烧、不耐蚀、抗高温蠕变性差、高温强度低等弱点，远无法满足现代航空航天、交通、3C产业及其它制造业的要求，因而近年来又出现了含有稀土的镁合金材料。实·践证明，具有特殊的化学活性和表面活性的稀土元素，是改善镁合金铸造性能、高温蠕变性能和耐腐蚀性能最有效和最具有实用价值的元素。然而目前稀土镁合金尚处于研究阶段，技术并不成熟。由于稀土元素种类及添加量不合理，导致稀土镁合金不能达到现代精细化工产业的要求，其重量、强度、耐腐蚀等性能仍然有待提高，另外现有技术的制备工艺也不尽完善，一般均需采用熔剂作为辅助，但熔剂在高温条件下既腐蚀产品、坩埚和污染环境，其中的氯盐又会带来稀土元素的损耗，严重削弱的稀土元素除杂净化、均细强化镁合金的作用，进一步影响了稀土镁合金的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种稀土镁合金及其制备方法，所述稀土镁合金强度高、抗性强、流动性好、感佳优良，制备工艺简单无污染、原料成本低，适合工业化生产。本发明解决上述技术问题所采用的方案是第一方面，本发明提供了一种稀土镁合金，所述稀土镁合金的重量百分组成为铝8 9.9%锌0·3 1%锶0 0.2%钡0 0.2%钙0 0·2%锰0.05 O.5%钛0 0·1%铍0.OOOfO. 0015%轻稀土0 0.8%重稀土0 0.5%余量为镁及不可避免的杂质。
优选地，所述轻稀土为铈、镧，或其组合。优选地，重稀土为富钇。本发明所述稀土镁合金，轻、重稀土组合合理，既发挥轻稀土元素较重稀土元素更强的除杂净化、变质细化作用，又发挥重稀土元素较轻稀土元素更强的固溶强化、弥散强化作用，同时还含有锶、钡、钙、锰、钛、铍等碱土元素，提升了稀土镁合金的流动性，减少热裂等缺陷，所述稀土镁合金强度高、抗性强、流动性好、感佳优良。第二方面，本发明提供了上述稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤(I)配料准备预先设定各元素的组分要求，并根据组分要求准备好制备稀土镁合金所需的配料，包括镁合金废料、稀土中间合金、碱土中间合 金、铝锰中间合金、铝铍中间合金；所述各元素的组分要求为上述稀土镁合金的重量百分组成；(2)配料预热对上述配料在140 160°C条件下预热30 80分钟；(3)熔炼将镁合金废料装入坩埚中，并在惰性气体的保护下将坩埚内温度升至700 720°C，使所述镁合金废料熔化；(4)合金化控制坩埚内温度为680 720°C，加入经预热的铝锰中间合金和铝铍中间合金，搅拌均匀；(5)微合金化升温至72(T800°C，加入经预热的稀土中间合金与碱土中间合金，搅拌均匀使其熔化并与镁合金废料充分混匀；(6)气体精炼往熔化炉浇注室通入氩气并在670 690°C下进行精炼。(7)除杂控制精炼炉内温度为690 710°C，使用陶瓷过滤板滤除去熔料中的杂质，并在670 690°C下静置使杂质沉淀；(8)成份分析取部分熔料，浇注成光谱分析试样,并进行成份分析，若成份不符合步骤(I)所述的组分要求，则重复步骤(2) (8)，直至成份符合要求；(9)断口检查取部分熔料，浇注成断口试样，检查断口有无异常现象，若有异常现象，则重复步骤(2) (9)，直至断口符合规定要求；(10)浇注控制熔料温度为660 680°C，将坩埚内熔料浇注至模型中，使熔料在模型中流动并冷却成锭，得到稀土镁合金。优选地，步骤(I)所述的镁合金废料为AZ系列压铸镁合金经压铸工艺后产生的I级废料和2级废料。优选地，步骤(I)所述的稀土中间合金为轻稀土中间合金、重稀土中间合金，或其组合。更优选地，所述轻稀土中间合金的重量百分组成为铈、镧混合稀土 93%，其余为铝与不可避免的杂质。更优选地，所述重稀土中间合金的重量百分组成为富钇20%，其余为镁与不可避免的杂质。优选地，步骤(I)所述的碱土中间合金的重量百分组成为锶、钡、钙、和钛混合碱土 10%，其余为铝与不可避免的杂质。优先地，步骤(I)所述的铝锰中间合金的重量百分组成为猛10%，其余为铝与不可避免的杂质。优先地，步骤(I)所述的铝铍中间合金的重量百分组成为铍3%，其余为铝与不可避免的杂质。优选地，步骤(3)所述惰性气体为氮气或氩气。优选地，步骤(6)所述的精炼为持续精炼至停炉。优选地，步骤(7)所述的静置为持续静置至停炉。其中，步骤(9)所述的异常现象包括夹杂、夹渣、夹气、缩孔、缩松。本发明以压铸镁合金废料为主原料，采用绿色无熔剂回收工艺技术，制备过程中无需使用熔剂，避免了高温熔剂腐蚀产品、坩埚和污染环境，还避免了熔剂与稀土元素作用而损耗稀土元素；同时采用陶瓷过滤板代替传统的铁质过滤板，避免了铁质过滤板易变形、过滤孔易堵塞、清理难的问题，也避免了铁制过滤板引入杂质元素铁超标而造成合金材料耐腐蚀性降低的缺陷；在制备过程中加入了轻、重稀土与碱土合金，提高了成品的性能。
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相比于现有技术，本发明具有以下有益效果(I)轻、重稀土组合合理，同时还含有锶、钡、钙、锰、钛、铍等碱土元素，提高了稀土镁合金强度、抗性、流动性、感佳等各方面的性能。(2)以压铸镁合金废料为主原料，采用绿色无熔剂回收工艺技术与陶瓷过滤技术，充分发挥了轻、重稀土与碱土元素的作用，提高了成品的性能，制备工艺简单无污染、原料成本低,适合大规模的工业化生产。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明稀土镁合金的制备工艺流程图；图2是本发明实施例四制备的稀土镁合金与现有稀土镁合金流动性对比图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。请一并参阅图1，本发明制备稀土镁合金的制备工艺为配料准备一配料预热一熔料一合金化一微合金化一气体精炼一除杂一成份分析一断口检查一烧注。本发明按照表I所述的重量百分组成试生产了 ΚΜΕΑ-1、ΚΜΕΑ-2、ΚΜΕΑ-3、ΚΜΕΑ-4四个系列的稀土镁合金，其重量百分组成见表1，表I中，Al为铝，Mn为锰，Zn为锌，Si为硅，Fe为铁,Cu为铜,Ni为镍,Be为铍,La为镧,Ce为铺,Y为富乾,A为碱土元素(如银,钡,I丐，猛，钛)表IKMEA-X系列稀土镁合金重量百分组成表
权利要求
1.一种稀土镁合金，其特征在于，所述稀土镁合金的重量百分组成为铝:8 9. 9%锌0. 3 1%锶:0 0· 2%钡:0 0· 2%钙:0 0· 2%锰0. 05 O. 5%铍0. 0001 O. 0015% 轻稀土 (Γθ. 8% 重稀土 (Γθ. 5% 余量为镁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的一种稀土镁合金，其特征在于，所述轻稀土为铈、镧，或其组口 ο
3.根据权利要求I所述的一种稀土镁合金，其特征在于，所述重稀土为富钇。
4.权利要求1-3任意一项所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)配料准备预先设定各元素的组分要求，并根据组分要求准备好制备稀土镁合金所需的配料，包括镁合金废料、稀土中间合金、碱土中间合金、铝锰中间合金、铝铍中间合金；所述各元素的组分要求为权利要求I所述的重量百分组成； (2)配料预热对上述配料在140 160°C条件下预热30 80分钟； (3)熔炼将镁合金废料装入坩埚中，并在惰性气体的保护下将坩埚内温度升至700 720°C，使所述镁合金废料熔化； (4)合金化控制坩埚内温度为680 720°C，加入经预热的铝锰中间合金和铝铍中间合金，搅拌均匀； (5)微合金化升温至72(T800°C，加入经预热的稀土中间合金与碱土中间合金，搅拌均匀使其熔化并与镁合金废料充分混匀； (6)气体精炼往熔化炉浇注室通入氩气并在670 690°C下进行精炼； (7)除杂控制精炼炉内温度为690 710°C，使用陶瓷过滤板滤除去熔料中的杂质，并在670 690°C下静置使杂质沉淀； (8)成份分析取部分熔料，浇注成光谱分析试样，并进行成份分析，若成份不符合步骤(I)所述的组分要求，则重复步骤(2) (8)，直至成份符合要求； (9)断口检查取部分熔料，浇注成断口试样，检查断口有无异常现象，若有异常现象，则重复步骤(2) (9)，直至断口不出现异常现象； (10)浇注控制熔料温度为660 680°C，将坩埚内熔料浇注至模型中，使熔料在模型中流动并冷却成锭，得到稀土镁合金。
5.根据权利要求4所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的镁合金废料为AZ系列压铸镁合金经压铸工艺后产生的I级废料和2级废料。
6.根据权利要求4所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的稀土中间合金为轻稀土中间合金、重稀土中间合金，或其组合。
7.根据权利要求6所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述的轻稀土中间合金的重量百分组成为铈、镧混合稀土 93%，其余为铝与不可避免的杂质。
8.根据权利要求6所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述重稀土中间合金的重量百分组成为富钇20%，其余为镁与不可避免的杂质。
9.根据权利要求4所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的碱土中间合金的重量百分组成为锶和钡混合稀土 10%，其余为铝与不可避免的杂质。
10.根据权利要求4所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(9)所述的异常现象包括夹杂、夹渣、夹气、缩孔、缩松。
全文摘要
本发明公开了一种稀土镁合金，所述稀土镁合金的重量百分组成为铝8~9.9%，锌0.3~1%，锶0~0.2%，钡0~0.2%，钙0~0.2%，锰0.05~0.5%，钛0~0.1%，铍0.0001~0.0015％，轻稀土0~0.8%，重稀土0~0.5%，余量为镁及不可避免的杂质。本发明还公开了该稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤(1)配料准备；(2)配料预热；(3)熔炼；(4)合金化；(5)微合金化；(6)气体精炼；(7)除杂；(8)成份分析；(9)断口检查；(10)浇注。本发明以压铸镁合金水口废料为原料，通过在其中科学合理地添加轻稀土、重稀土及碱土元素，克服了现有镁合金性能低，制备方法不完善、有污染的缺陷，制得的稀土镁合金强度高、耐腐蚀性强、流动性好、感佳优良，制备工艺简单无污染、原料成本低，适合工业化生产。
文档编号C22C1/03GK102899545SQ201210395289
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者李远发, 单巍巍, 刘金平 申请人:创金美科技(深圳)有限公司