一种镁锰中间合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镁锰中间合金的制备方法，包括以下步骤，在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。本发明专利技术在熔炼过程中分步加入Mn，使能固熔的Mn充分熔解到合金中，而不能固熔的Mn通过高速搅拌可以很好的混杂在合金熔体中，更采用了锰片做为原料，既可以使锰片很好的熔解，同时也不会由于颗粒尺寸太细而引入过多的氧化夹杂，从而制得高锰含量的Mg‑Mn中间合金，为后续制备镁合金，提供能够更好的细化合金晶粒和提高合金抗腐蚀性能的基础。本发明专利技术锰元素利用率高，基本无损耗，制备方法简单，成本低，易于实现规模化生产。

A preparation method of magnesium manganese intermediate alloy

【技术实现步骤摘要】
一种镁锰中间合金的制备方法
本专利技术属于镁合金材料
，涉及一种镁锰中间合金的制备方法，尤其涉及一种高锰含量的Mg-Mn中间合金的制备方法。
技术介绍
镁合金是实际应用中最轻的结构材料，其密度只有铝的2/3，钢的1/5。其比强度、比刚度均能达到或优于钢和铝合金。镁合金还具有良好的导热性、电磁屏蔽性、抗振动性等特点；镁合金对环境无毒无污染，回收利用的成本低；而且镁在地球上储量极其丰富，约占地壳质量的2.7％，海水中镁的质量含量达到0.13％。因此镁合金被视为未来替代传统金属材料的新材料，而越来越受到世界各国的重视。同时我国是世界上镁资源最丰富的国家，也是镁以及镁合金最大的生产国和出口国，镁合金的开发研究有着特殊的重要意义。目前常见的镁合金主要为Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系、Mg-Ca系、Mg-Si系、Mg-RE系等。这其中，Mg-Mn系合金属于变形镁合金，锰也是镁合金中常用的合金化元素之一，可以细化晶粒，去除铁或其它重金属元素对合金耐腐蚀性能的不利影响，因而镁锰合金有着优良的抗蚀性和焊接性，特别是耐海水腐蚀速度大大降低，而且还具有良好的冲压、挤压和轧制工艺性能，且应力腐蚀倾向小，变形后有较高的力学性能和高温性能，因而广泛地应用于船舶、飞机蒙皮、壁板及内部零件、模锻复杂构件、油路系统抗蚀管材等应用领域。在Mg-Mn系合金以及其他镁合金的冶炼过程中，常需要加入镁-锰中间合金，用于向合金中添加锰元素，改变镁合金的含锰量。目前常用的镁合金中的锰的加入方法主要有两种，一种是采用金属化合物还原法，即将粉末状的无水MnCl2加入到镁熔体中，通过镁与MnCl2发生还原反应，制得合金中所需的锰元素，但锰的含量小于2.5％且较难控制。另外一种方法是先制得Mg-Mn中间合金再配置成应用合金，如刘正等人采用中频感应熔炼的方法，制备出5％～7％的镁锰中间合金。由于在镁锰相图中，800℃时锰的固溶度只有4％，且随着温度下降，锰在镁中溶解度急剧减小，难以制备高含锰量的镁锰中间合金，而且锰元素分布不均匀，进而限制了高含量镁锰中间合金的研制，从而增加了含锰镁合金熔炼工艺的难度。近些年来，随着研磨技术的日益发展，以及金属材料的研究方向倾向于微粒径粉末方向，业内均采用微粒径锰粉提高熔炼时的分散度，如高家诚等人采用微粒锰粉制备了镁锰中间合金，使得锰含量最高提升到12％。但是随着镁合金应用领域的不断扩展，以及下游市场对高锰含量的要求日益增高，目前市场上迫切地需要开发用于高强变形镁合金以及耐蚀镁合金等高锰含量镁合金。因此，如何进一步提高镁-锰中间合金的锰含量，得到更高含量的镁锰合金，已成为业内诸多一线研究人员和生产厂商广为关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种镁锰中间合金的制备方法，特别是一种高锰含量的Mg-Mn中间合金的制备方法，本专利技术提供的制备方法，能够进一步提升Mg-Mn中间合金的锰含量，从而为后续制备镁基母合金，提供更好的细化合金晶粒和提高合金抗腐蚀性能的基础；同时制备方法简单，成本低，易于实现规模化生产。本专利技术提供了一种镁锰中间合金的制备方法，包括以下步骤，a)在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。优选的，所述锰片的片径为2～5mm。优选的，所述第一次加入锰片的质量占所述镁锰中间合金质量比为3％～5％；所述再次加入锰片的质量占所述镁锰中间合金质量比为3％～10％。优选的，所述镁锰中间合金中，锰的质量含量为8％～15％；所述锰片的厚度为1～2mm。优选的，所述搅拌熔炼的温度为750～800℃；所述搅拌熔炼的速度为300～1000r/min。优选的，所述搅拌熔炼的时间为0.5～1.5h；所述再次加入锰片搅拌熔炼的时间为0.5～1h。优选的，所述步骤a)具体为：a1)在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，进行中速搅拌熔炼，然后再次加入锰片，进行再次升温，高速搅拌熔炼后，得到合金熔体；a2)将上述步骤得到的合金熔体浇铸到模具中，通入保护性气体冷却后，得到镁锰中间合金。优选的，所述中速搅拌熔炼的温度为700～800℃；所述再次升温的温度为800～950℃。优选的，所述保护性气体包括CO2和SF6的混合气和/或N2和SF6的混合气。本专利技术还提供了一种镁合金，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的镁锰中间合金，经制备后得到。本专利技术提供了一种镁锰中间合金的制备方法，包括以下步骤，在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。与现有技术相比，本专利技术针对现有的Mg-Mn中间合金的制备方法，含量低难控制，锰元素利用率低，难以制备高含锰量的镁锰中间合金，进而限制了高含量镁锰中间合金的研制，增加了含锰镁合金熔炼工艺难度等等缺陷。本专利技术创造性的在熔炼过程中分步加入Mn，使能固熔的Mn充分熔解到合金中，而不能固熔的Mn通过高速搅拌可以很好的混杂在合金熔体中，更克服了现有技术中存在的采用微粒径锰粉提高含量的技术偏见，创造性的采用了锰片做为原料，既可以使锰片很好的熔解，同时也不会由于颗粒尺寸太细而引入过多的氧化夹杂，从而制得高锰含量的Mg-Mn中间合金；并为后续制备镁合金，提供能够更好的细化合金晶粒和提高合金抗腐蚀性能的基础；同时锰元素利用率高，基本无损耗，制备方法简单，成本低，易于实现规模化生产。实验结果表明，本专利技术制备的镁锰中间合金，合金中锰分布均匀不偏析，锰含量为10％～15％，最高可达15％。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的Mg-Mn中间合金的金相图；图2为本专利技术实施例2制备的Mg-Mn中间合金的金相图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术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，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用工业纯或镁合金领域的常规纯度即可。本专利技术提供了一种镁锰中间合金的制备方法，包括以下步骤，a)在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。本专利技术对所述锰片的具体尺寸没有特别限制，以本领域技术人员熟知的片状金属材料的尺寸即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择，本专利技术为保证镁锰中间合金的锰含量和产品性能，使得锰片很好的熔解，同时也不会由于颗粒尺寸太细而引入过多的氧化夹杂，所述锰片的片径优选为2～5mm，更优选为2.5～4.5mm，更优选为3～4mm。本专利技术所述锰片的厚度优选为1～2mm，更优选为1.2～1.8mm，更优选为1.4～1.6mm。本专利技术对所述第一次加入锰片的质量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求和产品性能要求进行选择，本专利技术为保证能够固熔的Mn充分熔解到合金中，保证镁锰中间合金的锰含量和产品性能，所述第一次加入锰片的质量占所述镁锰中间合金质量比优选为3％～5％，更优选为3.5％～5％，更优选为4％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁锰中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，a)在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。

【技术特征摘要】
1.一种镁锰中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，a)在保护性气体的条件下，向熔化的镁液中第一次加入锰片，搅拌熔炼，然后再次加入锰片搅拌熔炼后，浇铸，得到镁锰中间合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰片的片径为2～5mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次加入锰片的质量占所述镁锰中间合金质量比为3％～5％；所述再次加入锰片的质量占所述镁锰中间合金质量比为3％～10％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镁锰中间合金中，锰的质量含量为8％～15％；所述锰片的厚度为1～2mm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌熔炼的温度为750～800℃；所述搅拌熔炼的速度为300～1000r/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛晓东，赵卫涛，池建义，孟健，刘飞，温永清，张静，高乐乐，
申请(专利权)人：河北四通新型金属材料股份有限公司，中国科学院包头稀土研发中心，中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13