一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法，属于轻质金属材料技术领域。该铸镁合金的组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。本发明专利技术还提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的制备方法。经测试表明：在施加应力50MPa，测试温度150℃的条件下，本发明专利技术的镁合金100h稳态蠕变速率为1.81×10

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法
本专利技术属于轻质金属材料
，具体涉及一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为目前最轻的结构材料，密度为1.75～1.90g/cm3，仅为钢铁的1/4，铝合金的2/3。相比其他金属材料，镁合金具有高的比强度、比刚度，良好的切削加工性能、电磁防护特性、阻尼性能及导热性，而且易回收。在目前铁矿、钛矿和铝矿资源紧张的情况下，开发和利用镁作为替代材料已成为必然趋势。因此，镁合金被誉为“21世纪商用绿色环保和生态金属结构材料”，正在汽车工业、电子通讯业和航空航天等领域得到广泛的应用。目前，镁合金在工业生产上用的最多的是铸造镁合金，尤其是压铸镁合金。目前商用的压铸镁合金主要有镁铝系(镁-铝-锌)、镁锰系(镁-铝-锰)、镁硅系(镁-铝-硅)和镁稀土系(镁-铝-稀土)。其中镁铝系和镁锰系工业应用比较广泛，但是这两个系列的合金缺乏良好的抗高温蠕变性能，只能限制在服役温度低于120℃的结构件。但是汽车的动力系统工作温度一般高于150℃，因此开发抗高温蠕变压铸镁合金成为亟待解决的问题。镁铝系合金抗高温蠕变性能差的原因一般认为是存在低熔点的共晶相Mg17Al12(溶点473℃)，该相在120℃以上易于软化和粗化。目前公知的提高镁铝系合金抗高温蠕变性能的途径就是合金化，通过引入稀土、碱土元素来提高其抗高温蠕变性能。稀土和碱土元素的加入一方面可形成高熔点的第二相，另一方面可以减少Mg17Al12，从而提高其抗高温蠕变性能。镱作为重稀土元素，在镁中扩散速率比较低，能够很好的固溶在镁基质中，提高镁合金的耐腐蚀性。此外，Yb与Mg能形成热稳定性良好的具有高熔点(熔点为718℃)的第二相Mg2Yb，从而提高其耐热性能。钐元素在镁中具有比较大的固溶度，而且也能与镁形成热稳定性良好的Mg41Sm5和Mg3Sm第二相。因此，钐能够有效的提高镁合金的耐热性能。已有研究表明，在镁中添加二种不同族的稀土元素(Ce族和Y族)能够更好的起到强化效果。且属于不同族的两种或多种稀土元素同时加入镁合金不仅可以降低彼此在镁基体中的固溶度，提高时效析出相密度；还可以彼此溶入另一种稀土元素的析出相中进一步提高合金综合性能。混合稀土元素的添加量高于1％时，会降低合金的耐腐蚀性能和室温力学性能，因此在镁铝系合金中混合稀土的含量应限制在1％以内。但是少量的混合稀土对其高温抗高温蠕变性能影响不大。因此，引入碱土金属成为一种有效的手段，微量锶元素不仅能提高镁铝系合金的抗高温蠕变性能，而且还能减小合金的热裂烈倾向。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的铸镁合金耐腐蚀性能和抗高温蠕变性能差的问题，而提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案。本专利技术首先提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。优选的是，所述一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，各组分的质量百分比如下：Al：9.0wt.％，Zn：0.8wt.％，Mn：0.35wt.％，RE：0.8wt.％，Yb：1.5wt.％，Sm：3.0wt.％，Sr：0.8wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。本专利技术还提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将镁源、铝源、锌源、锰源、混合稀土源、镱源、钐源和锶源进行熔炼，得到均匀的合金液；步骤二、将步骤一得到的合金液倒入冷室压铸机进行压铸，得到一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金。优选的是，所述步骤一中镁源为纯镁锭，铝源为纯铝锭，锌源为纯锌锭。优选的是，所述的步骤一中锰源为含2％锰的镁锰中间合金，混合稀土源为含20％混合稀土的镁稀土中间合金，镱源为含15％镱的镁镱中间合金、钐源为含20％钐的镁钐中间合金，锶源为含15％锶的镁锶中间合金。优选的是，所述的混合稀土为富铈混合稀土，其具体成分为：Ce：65％，La：34.6％，Pr：0.10％，Nd：0.18％，Fe：0.07％，Si：0.03％，Cu：0.01％，Ni：0.01％。优选的是，所述的步骤一中熔炼温度为730～760℃，熔炼时间为10-15min。优选的是，所述步骤一在熔炼过程中，当熔炼温度达到750℃时，通入氩气除氢。优选的是，步骤一中通入氩气除氢完毕后，加入6号熔剂进行精炼，然后静置40～60min。优选的是，所述步骤二中压铸温度为695～720℃，压铸时间为20～40s。本专利技术的有益效果本专利技术首先提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。和现有技术相对比，本专利技术的合金中添加混合稀土和锶引入了热稳定性良好的Al8Mn4RE相和Al4Sr相，减少了Mg17Al12相的量；镱在镁中扩散速率很低，能够很好的固溶在镁基质中，提高镁合金的耐腐蚀性；同时Yb与Mg能形成热稳定性良好的具有高熔点(熔点为718℃)的第二相Mg2Yb，从而提高其耐热性能；钐元素在镁中具有比较大的固溶度，而且也能与镁形成热稳定性良好的Mg41Sm5和Mg3Sm第二相，因此，钐能够有效的提高镁合金的耐热性能；此外，Sm、Yb与Al也能形成热稳定性良好的金属间化合物Al-Sm相和Al2Yb相；消耗了Al的量，抑制Mg17Al12相的形成，从而提高了AZ91合金的抗高温蠕变性能。本专利技术还提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的制备方法，该制备方法简单、原料易得，制备得到的镁合金具有良好的耐腐蚀性能和抗高温蠕变性能。经测试表明：在施加应力50MPa，测试温度150℃的条件下，本专利技术的镁合金100h稳态蠕变速率为1.81×10-9s-1，100h蠕变应变为0.18％；经过35℃，5％NaCl中性盐雾试验100小时，腐蚀速率为0.055mg/cm2day。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的铸态金相组织。图2为本专利技术实施例2制备的耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的铸态的电镜组织及Al4Sr相能谱分析结果。图3为本专利技术实施例1-3及对比例中耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金在35℃，5％NaCl中性盐雾试验100小时的腐蚀速率图。具体实施方式本专利技术首先提供一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。优选的是，Al：9.0wt.％，Zn：0.8w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其特征在于，其组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其特征在于，其组成及各组分的质量百分比如下：Al：7.0～11.5wt.％，Zn：0.5～2.0wt.％，Mn：0.3～0.4wt.％，RE：0.2～2.5wt.％，Yb：0.1～3.3wt.％，Sm：0.1～5.8wt.％，Sr：0.1～2.0wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，其特征在于，所述一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金，各组分的质量百分比如下：Al：9.0wt.％，Zn：0.8wt.％，Mn：0.35wt.％，RE：0.8wt.％，Yb：1.5wt.％，Sm：3.0wt.％，Sr：0.8wt.％，余量为Mg及不可避免的杂质元素，RE为混合稀土。3.根据权利要求1-2任何一项所述的一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将镁源、铝源、锌源、锰源、混合稀土源、镱源、钐源和锶源进行熔炼，得到均匀的合金液；步骤二、将步骤一得到的合金液倒入冷室压铸机进行压铸，得到一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金。4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一中镁源为纯镁锭，铝源为纯铝锭，锌源为纯锌锭。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，张德平，张栋栋，邱鑫，杨强，卜繁强，管凯，佟立波，程丽任，刘孝娟，
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