稀土镁合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。解决了现有技术中AE44制备成本高的技术问题，进一步提高了Mg-Al-RE系合金的室温力学性能、高温力学性能和高温蠕变性能。本发明专利技术的稀土镁合金的组成及质量百分比为：Al：3.4-4.4％；La：2.5-4.0％；Sr：0.1-1.2％；Mn：0.2-0.4％；B：0.01-0.2％；余量为镁。本发明专利技术还提供上述稀土镁合金的制备方法。该稀土镁合金具有优异的高温力学性能和高温蠕变性能，在200℃的条件下抗拉强度为110-120MPa，屈服强度为90-100MPa，延伸率为17-22％，在200℃/85MPa条件下，150h的蠕变变形为0.83％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于金属材料
。
技术介绍
镁和镁合金是目前在工程应用中密度最低的金属结构材料，同时其还具有易回收、高比强度、高比刚度、高阻尼性能、良好的电磁屏蔽性能以及优异的铸造、机械加工性能等优点，在汽车、3C、航空航天及军工国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。在工业生产上，应用最多的镁合金是铸造镁合金，尤其是压力铸造镁合金，包括AZ(Mg-Al-Zn)系、AM(Mg-Al-Mn)系、AS(Mg-Al-Si)系和 AE(Mg-Al-RE)系等。其中，AZ 系和AM系压铸镁合金因其优良的压铸性能和较高的室温力学性能在汽车工业领域得到一定程度的应用，但是其高温性能和蠕变性能较差，因此其应用一般限制在温度低于120°C的环境。但是，汽车传动件的工作温度一般都在150-200°C，因此开发耐热镁合金成为镁合金发展的必然趋势。 DowMagnesium通过向Mg-Al系合金中加入富铺稀土(RE)形成热力学稳定的Al11RE3和Al2RE相，从而抑制了 Mg17Al12的析出，开发出了具有很好高温性能和蠕变性能的AE42压铸镁合金。但是，当温度高于150°C时，AE42合金中过饱和的铝会与镁反应生成Mg17Al12相,从而导致其高温力学性能和抗螺变性能急剧下降。2005年,挪威Hydro镁业公司通过增加稀土含量开发出了耐热压铸镁合金AE44，其成分为Mg-4A1% -4RE% -0.3Mn%(式中，RE代表富铈稀土，富铈稀土中，Ce的质量百分比为55% ,La的质量百分为25% ,Nd的质量百分为15%，Pr的质量百分为5% )，与AE42合金相比，AE44多了 2%的稀土含量，利用增多的稀土含量形成更多的Al-RE第二相来增加合金的蠕变性能。但是，由于近些年Nd、Pr等稀土大量应用于钕铁硼永磁材料中，Nd和Pr的价格大幅度上涨，是La和Ce价格的十几倍，已经从富铈稀土中分离出来，这便导致了 AE44合金成本过高；且即便AE44的室温力学性能、高温力学性能和高温蠕变性能都有所提高，但是仍未达到最理想效果。
技术实现思路
为了解决现有技术中AE44制备成本高的技术问题，进一步提高Mg-Al-RE系合金的室温力学性、高温力学性能和高温蠕变性能，本专利技术提供。 本专利技术的稀土镁合金的组成及质量百分比为: Al:3.4% -4.4% ； La:2.5% -4.0% ； Sr:0.1% -1.2% ； Mn:0.2% -0.4% ； B:0.01% -0.2% ； 余量为镁。 优选的是，所述组成及质量百分比为: Al:3.7% -4.0% ； La:3.0% -4.0% ； Sr:0.4% -0.8% ； Mn:0.3% -0.4% ； B:0.04% -0.07% ； 余量为镁。 上述稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤: (I)在保护气作用下，将镁、铝和镁锰中间合金熔融，得到第一熔体； (2)在保护气作用下，将第一熔体升温后，向第一熔体中加入镁镧中间合金、镁锶中间合金和铝硼中间合金，搅拌后，通入氩气，得到第二熔体； (3)将步骤⑵得到的第二熔体静置降温后，压铸，得到稀土镁合金。 优选的是，所述步骤(1)中，熔融的温度为660_680°C。 优选的是，所述步骤⑵中，升温的温度为730_740°C。 优选的是，所述步骤⑵中，搅拌的速度为100-300转/min，搅拌的时间为5_10mino 优选的是，所述步骤⑵中，搅拌5-10min后，在730°C _740°C恒温静置15_20min， 再通入氩气。 优选的是，所述步骤(2)中，通入氮气的流速为2-5L/min，时间为5_8min。 优选的是，所述步骤(3)中，降温的温度为700_720°C。 优选的是，所述镁镧中间合金中，镁的质量百分比为75-85%，镧的质量百分比为15-25%；镁锶中间合金中，镁的质量百分比为75-85%，锶的质量百分比为15-25%;镁锰中间合金中，镁的质量百分比为92-97%，锰的质量百分比为3-8% ;铝硼中间合金中，铝的质量百分比为92-97 %，硼的质量百分比为3-8 %。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果: (I)本专利技术的稀土镁合金通过镧和锶与合金中的铝结合生成Al11La3相和Al4Sr相，抑制了 Mg17Al12相的生成，同时利用了 Al11La3相和Al4Sr相的高温热稳定性，提高了合金的高温力学性能和蠕变性能，实验结果表明，本专利技术的稀土镁合金在室温下抗拉强度为240-250MPa，屈服强度为155_165MPa，延伸率为6_9%，在150°C的条件下抗拉强度为140-150MPa，屈服强度为105_115MPa，延伸率为18-25 %，在200°C的条件下抗拉强度为110-120MPa，屈服强度为90_100MPa，延伸率为17-22%;在150°C /85MPa条件下，250h的蠕变变形为0.30%，在200°C /85MPa条件下，150h的蠕变变形为0.83% ； (2)本专利技术的稀土镁合金通过锶和硼，改变了晶粒的形貌和形态、减小了晶粒尺寸，起到了细化晶粒的作用，使合金的微观组织中第二相变的比较细小，同时具备几种不同形貌，减少了合金在变形过程中在晶界处的应力集中，从而有利于提高合金的强度和塑性变形能力，进一步提高了合金的室温力学性能，实验结果表明，本专利技术的稀土镁合金平均晶粒尺寸为20-60μπι ; (3)本专利技术的稀土镁合金通过锰、硼元素可以与熔体中的铁或其他杂质元素反应形成化合物并沉入炉底，以炉渣的形式去除，从而降低合金中有害杂质含量，提高合金的抗腐蚀性能； (4)本专利技术的稀土镁合金中的铝使得该合金具有均衡的强度、塑性和铸造工艺性能，使本专利技术的稀土镁合金适合工业批量生产； (5)本专利技术的稀土镁合金的制备方法的过程中，适量的稀土元素能够除气精炼并净化合金熔体，也保证了合金在熔炼过程中的抗氧化及阻燃效果，保证了合金熔炼的质量; (6)本专利技术的稀土镁合金的制备方法的过程中，通过高压铸造成型，使稀土镁合金材料更加致密，晶粒和第二相数量更多、尺寸更小，从而进一步提高了合金的高温力学性能和蠕变性能。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例3制备的稀土镁合金的金相(OM)显微照片； 图2为本专利技术实施例3制备的稀土镁合金的扫描电镜(SEM)背电子散射显微照片。 【具体实施方式】 为了进一步了解本专利技术，下面结合【具体实施方式】对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术权利要求的限制。 本专利技术的稀土镁合金的组成及质量百分比为:3.4% -4.4%的Al，2.5% -4.0%的La, 0.1% -1.2% 的 Sr，0.2% -0.4% 的 Mn，0.01 % -0.2% 的 B，总量小于 0.02%杂质元素Fe、Cu、Si和Ni ( 一般情况下，熔炼过程中不可避免的掺杂杂质Fe、Cu、Si和Ni)，余量为Mg。 本专利技术的稀土镁合金在室温下抗拉强度为240_250MPa，屈服强度为155_165MPa，延伸率为6-9% ;在150°C的条件下抗拉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土镁合金，其特征在于，该稀土镁合金的组成及质量百分比为：Al：3.4％‑4.4％；La：2.5％‑4.0％；Sr：0.1％‑1.2％；Mn：0.2％‑0.4％；B：0.01％‑0.2％；余量为镁。
【技术特征摘要】
1.一种稀土镁合金，其特征在于，该稀土镁合金的组成及质量百分比为:Al:3.4% -4.4% ；La:2.5% -4.0% ；Sr:0.1% -L 2% ；Mn:0.2% -0.4% ；B:0.01% -0.2% ； 余量为镁。2.根据权利要求1所述的一种稀土镁合金，其特征在于，所述组成及质量百分比为:Al:3.7% -4.0% ；La:3.0% -4.0% ；Sr:0.4% -0.8% ；Mn:0.3% -0.4% ；B:0.04% -0.07 % ； 余量为镁。3.权利要求1或2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)在保护气作用下，将镁、铝和镁锰中间合金熔融，得到第一熔体； (2)在保护气作用下，将第一熔体升温后，向第一熔体中加入镁镧中间合金、镁锶中间合金和铝硼中间合金，搅拌后，通入氩气，得到第二熔体； (3)将步骤(2)得到的第二熔体静置降温后，压铸，得到稀土镁合金。4.根据权利要求3所述的一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，熔融温度为660-680°C。5.根据权利要求3所述的一种稀土镁合金的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，张德平，杨强，邱鑫，佟立波，牛晓东，孙伟，卜繁强，田政，程丽任，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。