一种稀土镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土镁合金及其制备方法。稀土镁合金各组分及其质量百分数为：Al8.4～8.7%，Zn0.85～0.89%，Mn0.28～0.30%，Nd0.39～1.21％，Er0.41～0.43％，杂质元素为Si、Fe、Cu，总含量小于0.04％，其余为Mg。本发明专利技术是通过熔炼的方法向镁合金中复合添加稀土元素Nd和Er，对镁合金进行改性，并将得到的铸造态稀土镁合金进行T6热处理。跟现有技术相比，本发明专利技术所制备的稀土镁合金，具有较高的室温抗拉强度和较高的高温抗拉强度，塑性也有较大的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种含稀土镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为最轻的金属结构材料，具有较高的比强度和比刚度、优良的阻尼性能和良好的铸造性能和机械加工性能，具有广泛的应用前景。在常用的铸造镁合金中，AZ91D以其优良的铸造工艺性能、优良的室温力学性能和良好的耐腐蚀性能而在汽车工业中得到了广泛的应用。但该合金由于其β (Mg17Al12)相的熔点较低，从而导致了其高温强度很低，限制了该合金在较高温度场合的应用，因此需要对现有AZ91D镁合金进行改性，以提高其高温抗拉强度。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种稀土镁合金，具有强度高、耐热性能好的特点。本专利技术还提供了一种稀土镁合金的制备方法。本专利技术提供的一种稀土镁合金，其成分质量百分比为:Α18.4~8.7%, Zn0.85~0.89%, Mn0.28 ~0.30%, Nd0.39 ~1.21%, Er0.41 ~0.43%，杂质元素为 S1、Fe、Cu，总含量小于0.04%，其余为Mg。本专利技术提供的一种稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤:a)将镁合金、镁钕中间合金及镁铒中间合金按上述质量百分比配料，并预热至150 ~155? ；b)将镁合金熔炼覆盖剂预热至150~155°C ；c)设定坩埚电阻炉的温度为760~765°C，待石墨坩埚被加热至300~310°C时，在石墨坩埚中加入步骤a)中经预热的镁合金，并撒入二分之一的步骤b)制得的经预热的镁合金熔炼覆盖剂；d)待镁合金全部熔化后，在坩埚中加入步骤a)中经预热的镁钕中间合金及镁铒中间合金，并将其压入熔体内部；e)待镁钕、镁铒中间合金全部熔化后，得到稀土镁合金液；撇去表面浮渣，搅拌2~2.5分钟，撒入剩余的步骤b)制得的经预热的镁合金熔炼覆盖剂，在760~765°C下保温30~35分钟；f)待坩埚电阻炉的温度降到720~726°C时，撇去稀土镁合金液表面浮渣及镁合金熔炼覆盖剂，将稀土镁合金液浇注入经预热至200~250°C的钢制模具中，并在空气中自然冷却，得到铸造态稀土镁合金；g)将铸造态稀土镁合金进行T6热处理，得到高强耐热钕-铒镁合金。步骤a)所述镁合金为AZ91D镁合金。步骤b)所述的镁合金熔炼覆盖剂的成分及重量百分数为:LiC135%，BaCl235%,CaF220%, KC110% ;步骤b)所述的镁合金熔炼覆盖剂，其用量为镁合金、镁钕中间合金及镁铒中间合金总重量的2.0~3.0%。所述的T6热处理的条件为:420°C /8h固溶处理，165°C /IOh人工时效处理。跟现有技术相比，本专利技术具有以下特点:I)通过在AZ91D镁合金中复合添加稀土元素钕和铒，由于轻稀土元素钕在镁基体中的最大固溶度远远低于重稀土元素铒，合金经固溶处理后，铒在基体镁合金中主要是以固溶体的形式存在，使基体产生点阵畸变，由此产生的应力场将阻碍位错运动，对合金起到固溶强化的作用。钕则主要是以稀土析出相Al-Nd的形式存在，当稀土元素达到最大固溶度后，晶粒内形成了弥散分布的颗粒状析出相，沿晶界处也出现连续分布的网络状析出相，从而抑制β相的生成，高温下可以钉扎住晶界，阻碍晶界的滑移，对合金起到析出强化的作用。2)稀土元素的加入，能够有效的抑制动态再结晶时晶粒的长大，进一步使合金组织细化，对合金起到细晶强化的作用，提高合金的综合性能。3)通过对铸造态镁合金进行Τ6热处理，并优化固溶、时效的温度和时间，充分发挥合金的固溶强化和时效强化的效果，进一步提高铸造镁合金的抗拉强度和硬度。本专利技术所制备的稀土镁合金，具有较高的室温抗拉强度和较高的高温抗拉强度，塑性也有较大的提高，可以作为汽车发动机、自动变速箱等零部件的结构材料，也可以作为在较高环境温度下使用的其它结构材料。【附图说明】图1是本专利技术实施例1所制备的稀土镁合金的光学显微组织照片；图2是本专利技术实施例1所制备的镁合金的SEM显微组织照片；图3是本专利技术实施例1所制备的镁合金的EDS谱图；图4是现有技术的AZ91D镁合金的光学显微组织照片。【具体实施方式】下面结合附图及【具体实施方式】对本专利技术作进一步详述。实施例1一种稀土镁合金其成分质量百分比为:A18.6%, Zn0.89%, Mn0.30%, Nd0.83%, Er0.42%，杂质元素为S1、Fe、Cu，总含量小于0.04%，其余为Mg。一种稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤:a)将准备好的工业品AZ91D镁合金、含26.35% Nd的镁钕中间合金及含30.6%Er的镁铒中间合金，按上述成分质量百分比进行配料。将配制好的镁合金原料置于烘箱中预热至150°C。 所述的工业品AZ91D镁合金的成分及重量百分数:A1为8.8%，Zn为0.91%，Mn为0.32%，杂质元素为S1、Fe、Cu，总含量小于0.04%，其余为Mg。b)覆盖剂的成分及重量百分数为=LiCl (分析纯)为35%, BaC12(分析纯)为35%，CaF2(分析纯)为20%，KCl (分析纯)为10%，其用量为目标合金总重量的2.5%。按以上覆盖剂的成分进行覆盖剂的配料。将配制好覆盖剂置于烘箱中预热至150°C。c)设定坩埚电阻炉的温度为760°C，待石墨坩埚被加热至300°C时，在石墨坩埚中加入AZ91D镁合金，撒入二分之一的配制好的覆盖剂；d)待石墨樹祸中的AZ91D续合金徒全部溶化后,在石墨樹祸中加入续钦及续辑中间合金，并将其压入熔体内部；e)待镁钕及镁铒中间合金全部熔化后，撇去合金液表面浮渣，搅拌2分钟，撒入剩余的覆盖剂，在760°C下保温30分钟；f)待坩埚电阻炉的温度降到725°C时(室温为20°C )撇去合金液表面浮渣及镁合金熔炼覆盖剂，将合金液浇注入经预热至200°C的钢制模具中，并在空气中自然冷却，得到AZ9 ID-Nd-Er铸造态稀土镁合金；g)将AZ9ID-Nd-Er铸造态稀土镁合金进行T6热处理(420°C /8h固溶处理，1650C /IOh人工时效处理)，得到高强耐热的AZ91D-Nd-Er稀土镁合金。本实施例的稀土镁合金，在室温条件下的抗拉强度为238MPa，伸长率为4.3% ;在175°C条件下的抗拉强度为182MPa，伸长率为8.5%。本实施例的合金的显微组织见图1、图2，合金中析出相的成分见图3，现有技术的AZ91D合金的显微组织见图4。比较图1和图4，可以看出，由于稀土元素Nd和Er的加入，晶粒得到明显的细化，沿晶界处析出了呈连续网络状分布的稀土化合物相，晶粒内出现颗粒状和条纹状析出相。从图2、3可以看出，沿晶界分布的网状析出相和晶粒内弥散析出的细小析出相都是耐热性较高的Al-Er和Al-Nd化合物相，对合金起到了析出强化和弥散强化的效果。实施例2一种稀土镁合金其成分质量百分比为:A1为8.7%, Zn为0.88%, Mn为0.28%, Nd为0.39%，Er为0.41%，杂质元素为S1、Fe、Cu，总含量小于0.04%，其余为Mg。一种稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤:本实施例的步骤a)~g)与实施例1的步骤a)~g)相同。本实施例的稀土镁合金，在室温条件下的抗拉强度为218MPa，伸长率为3.8% ;在175°C条件下的抗拉强度为169MPa，伸长率为7.8%。实施例3一种稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土镁合金，其特征在于，所述稀土镁合金的成分重量百分比为：Al8.4～8.7%，Zn0.85～0.89%，Mn0.28～0.30%，Nd0.39～1.21％，Er0.41～0.43％，杂质元素为Si、Fe、Cu，总含量小于0.04％，其余为Mg。

【技术特征摘要】
1.一种稀土镁合金，其特征在于，所述稀土镁合金的成分重量百分比为:A18.4~8.7%, Zn0.85 ~0.89%, Mn0.28 ~0.30%, Nd0.39 ~1.21%, Er0.41 ~0.43%，杂质元素为S1、Fe、Cu，总含量小于0.04%，其余为Mg。2.权利要求1所述的稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: a)将镁合金、镁钕中间合金及镁铒中间合金按上述质量百分比配料，并预热至150~155。。； b)将镁合金熔炼覆盖剂预热至150~155°C； c)设定坩埚电阻炉的温度为760~765°C，待石墨坩埚被加热至300~310°C时，在石墨坩埚中加入步骤a)中经预热的镁合金，并撒入二分之一的步骤b)制得的经预热的镁合金熔炼覆盖剂； d)待镁合金全部熔化后，在坩埚中加入步骤a)中经预热的镁钕中间合金及镁铒中间合金，并将其压入熔体内部； e)待镁钕、镁铒中间合金全部熔化后，得到稀土镁合金液；撇去表面浮渣，搅拌2~2.5分钟，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天承，
申请(专利权)人：芜湖职业技术学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34