一种稀土镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种稀土镁合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 作为工程中最轻的结构材料，镁合金拥有良好的机械加工性、尺寸稳定性、电磁屏 蔽性以及阻尼抗震性，被广泛应用在航空航天、海工、基地建设、运输、医疗器械、汽车制造 和3C产业等各个领域，被称为〃21世纪绿色工程材料〃。实际应用表明，当工作温度超过120 °〇时，镁合金晶界发生滑移导致蠕变，其力学性能急剧降低，进一步，镁合金的导热系数较 小，仅为72w/m·k，以上缺陷严重制约该合金的工业化应用。
[0003]稀土被称为〃工业维生素〃，具有特殊的化学活性和物理活性，是改善镁合金铸造 性能、机加工性能、高温力学性能、导热性能最有效和最具实用价值的元素。稀土作为合金 化元素，不仅可以净化合金熔体、同时可以通过固溶、沉淀、细化晶粒、弥散强化等方式提高 镁合金的强度、硬度和力学性能以及耐热性能，使其能够在恶劣环境下满足工作要求。
[0004] 但是，目前稀土镁合金尚处于研发阶段，其合金配比、熔炼和成型工艺并不成熟， 不能适用于大规模的生产。因此，优化合金配方，使其具有高强度、导热率和耐热性，同时改 善熔炼和成型工艺使其产业化成为扩大镁合金应用的立足点，开发配方优异、性能优良，且 价格低廉的稀土镁合金可望成为镁合金扩大应用的突破点和发展动力。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种强度高、散热性好且高温力学性能优良的稀土镁合金 及方法简单易行，适用于大规模的工业生产的制备方法。
[0006] 本发明提供了一种稀土镁合金，包括如下质量含量的组分：RE1~5%，Sr0~ 1%，Ζη0.2~2%，Zr0~1%以及余量的Mg，所述RE为稀土元素。
[0007] 优选的，所述RE为Sm、La、Ce和Y中的一种或几种。
[0008] 优选的，所述稀土镁合金包括如下质量含量的组分：Sm2.5~3.5%，Sr0.2~ 0·8%，Ζη0.5~1.5%，Zr0.1 ~0.5% 以及余量的Mg。
[0009] 本发明还提供了上述稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)将金属Mg和其他合金原料进行预热；
[0011] ⑵将预热好的金属Mg熔炼，得到镁液；
[0012] ⑶将所述步骤⑵中得到的镁液合金化，得到镁合金液；
[0013] (4)将所述步骤(3)中得到的镁合金液静置，然后精炼除渣，得到纯净的镁合金液；
[0014] (5)将所述步骤(4)中得到的镁合金液进行压铸，得到稀土镁合金。
[0015] 优选的，所述步骤(1)中金属Mg和其他合金原料的预热温度为290~310°C。
[0016] 优选的，所述步骤(2)中金属Mg的熔炼温度为705~725°C;所述金属Mg的熔炼过程 在保护气体下进行。
[0017]优选的，所述保护气体为NdPSF6的混合气体，他的流量为1.2~1.8L/min，SF6的流 量为 0.24~0.3L/min。
[0018]优选的，所述步骤(3)中合金化的具体操作为：当原料中没有含Zr的合金原料时， 温度为650~670°C时加入合金原料。
[0019]优选的，所述步骤(3)中合金化的具体操作为：当原料中有含Zr的合金原料时，含Zr的合金原料加入温度为750~770°C，其他合金原料的加入温度为650~670°C。
[0020] 优选的，所述合金化在覆盖剂的保护下进行，覆盖剂的加入量为镁合金液总质量 的1~2%〇
[0021] 优选的，所述步骤(4)中静置温度为680~770°C，静置时间为25~35min。
[0022] 优选的，所述步骤(4)中精炼温度为680~760°C，精炼时间为15~20min，除渣温度 为680 ~730°C。
[0023] 优选的，所述步骤(5)中压铸温度为700~710°C。
[0024] 本发明提供的稀土镁合金，具有强度高、导热性好、高温力学性能好以及成型性好 的特点，常温下的热导率高达101W/m·k，较AZ91D合金提高40% ;常温抗拉强度较AZ91D提 高10%，200°C时较AZ91D合金提高50%，250°C时较AZ91D合金提高71%，300°C时较AZ91D合 金提高19%，克服了镁合金工作温度超过120°C时力学性能显著下降和导热率低的缺陷，可 用于散热器、发动机壳体等对散热、耐热要求较高的结构件。
[0025]本发明还提供了上述稀土镁合金的制备方法，本发明提供的制备方法简单易行， 可适用于大规模工业化生产。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例中的稀土镁合金的熔炼工艺流程图；
[0027]图2为本发明实施例得到的稀土镁合金的拉伸性能测试试样尺寸图。
【具体实施方式】
[0028]本发明提供了一种稀土镁合金，包括如下质量含量的组分：RE1~5%，Sr0~ 1%，Ζη0.2~2%，Zr0~1%以及余量的Mg，所述RE为稀土元素。
[0029]本发明提供的稀土镁合金包括1~5wt%的RE，所述RE为稀土元素，优选为Sm、La、Ce和Y中的一种或几种。在本发明中，所述RE的质量含量优选为2.5~3.5%。
[0030]本发明提供的稀土镁合金中，当含有Sm时，所述Sm的质量含量优选为2.5~3.5%， 其提高了合金的高温力学性能。在本发明中，所述Sm优选以纯金属或Mg-Sm中间合金形式添 加；当以中间合金形式添加时，所述Sm在Mg-Sm中间合金中的质量含量优选为18~22% ;在 本发明中，所述Mg-Sm中间合金的烧损率优选按照50%计算。
[0031]本发明提供的稀土镁合金中，当含有La时，所述La的质量含量优选为2.5~3.5%， 其提高了合金的高温力学性能。在本发明中，所述La优选以纯金属或Mg-La中间合金形式添 加；当以中间合金形式添加时，所述La在Mg-La中间合金中的质量含量优选为18~22%;在 本发明中，所述Mg-La中间合金的烧损率优选按照50%计算。
[0032]本发明提供的稀土镁合金中，当含有Ce时，所述Ce的质量含量优选为2.5~3.5%，其提高了合金的高温力学性能。在本发明中，所述Ce优选以纯金属或Mg-Ce中间合金形式添 加；当以中间合金形式添加时，所述Ce在Mg-Ce中间合金中的质量含量优选为18~22%;在 本发明中，所述Mg-Ce中间合金的烧损率优选按照50%计算。
[0033]本发明提供的稀土镁合金中，当含有Y时，所述Y的质量含量优选为2.5~3.5%，其 提高了合金的高温力学性能。在本发明中，所述Y优选以纯金属或Mg-γ中间合金形式添加； 当以中间合金形式添加时，所述Y在Mg-Y中间合金中的质量含量优选为22~27%;在本发明 中，所述Mg-Y中间合金的烧损率优选按照50%计算。
[0034]本发明提供的稀土镁合金中，当含有Sr时，所述Sr的质量含量优选为0.2~0.8 %， 其通过变质作用细化合金晶粒。在本发明中，所述Sr优选以纯金属或Mg-Sr中间合金形式添 加；当以Mg-Sr中间合金形式添加时，所述Sr在Mg-Sr中间合金中的质量含量优选为18~ 22% ;在本发明中，所述Mg-Sr中间合金的烧损率优选按照50%计算。
[0035]本发明提供的稀土镁合金中，Zn的质量含量优选为0.5~1.5%，其改善了合金流 动性，提高了合金强度和硬度。在本发明中，所述Zn优选以金属Zn或Mg-Zn中间合金形式添 加；当以金属Zn形式添加时，所述金属Zn的纯度优选为不低于95% ;在本发明中，所述金属 Zn的烧损率优选按照10 %计算。
[0036]本发明提供的稀土镁合金中，Zr的质量含量优选为0.1~0.5%，其细化晶粒和组 织，改善了合金力学性能。在本发明中，所述Zr优选以金属Zr或Mg-Zr中间合金形式添加；当 以Mg-Zr中间合金形式添加时，所述Zr在Mg-Zr中间合金中的质量含量优选为23~27 % ;在 本发明中，所述Mg-Zr中间合金的烧损率优选按照75%计算。
[0037]本发明提供的稀