含铈、镧的ＡＥ系耐热压铸镁合金制造技术

本发明专利技术涉及含铈、镧的ＡＥ系耐热压铸镁合金，组成成分及其重量百分比为：Ａｌ：３％～５％，Ｃｅ：０．４％～２．６％，Ｌａ：０．４％～２．６％，Ｍｎ：０．２％～０．６％，余量为镁。所用原材料铈镧混合稀土是将普通富铈混合稀土中价值高、市场好的Ｎｄ、Ｐｒ分离出去剩余的廉价的、大量积压的铈镧混合稀土。本发明专利技术的室温和高温力学性能优于ＡＥ４４和ＡＺ９１合金，并且２００℃，７０ＭＰａ条件下最小蠕变速率为１．８２×１０↑［－９］ｓ↑［－１］，１００小时蠕变伸长率为０．１７％，均优于ＡＥ４４合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，属于镁合金材料类领域。技术背景近年来，由于环保压力和节能意识的增强，以Mg—Al基合金为主的轻质压 铸镁合金在汽车上得到推广应用。然而与铝合金相比，镁合金的应用还有很大 差距，其原因之一是缺乏足够的高温性能。目前广泛应用的AZ、 AM系列压铸镁 合金长期使用温度不能超过12(TC，使其无法用于制造对高温蠕变性能要求高的 汽车传动部件，因此极大的阻碍了镁合金的进一步应用。基于此，稀土、碱土 元素被引进到Mg-Al基合金开发具有高温抗蠕变性能的镁合金，然而目前开发的 此类耐热镁合金仍存在一些问题。Mg-A1-Ca (AX)和Mg-Al-Sr(AJ)合金主要存 在容易产生热裂，合金塑性较差等缺点；己经开发的Mg-A1-RE(AE)合金中使用 的稀土为富铈混合稀土 (包括La、 Ce、 Pr、 Nd)，然而目前Pr、 Nd价格一直在上 涨，使得此类AE系合金成本提高，另外，目前幵发的耐热镁合金其力学性能也 有待提高。稀土做为改善传统镁合金耐热性能和开发新型耐热镁合金的合金化(微合 金化)元素已被国内外研究单位和生产厂家认可，所使用的稀土包括单一纯净 稀土 (如Nd、 Y、 Gd)和混合稀土，目前使用最多的混合稀土为富铈混合稀土， 主要成分为La、 Ce、 Pr、 Nd;富钇混合稀土，主要成分为Y、 Ho、 Er、 Gd;镨钕 混合稀土，主要成分为Pr和Nd。然而目前大量积压的是另一种比上述稀土更廉 价的铈镧混合稀土。因此开发铈镧混合稀土的应用市场迫在眉睫，对稀土的综合利用和平衡发展具有重要意义。由于镧和铈的特殊化学活性，加入镁合金中都能产生"四化"作用，即净 化、活化、细化和合金化/微合金化作用，镧和其它稀土元素相比对合金具有更 好的除杂(除氢和氧化物夹杂)净化作用；铈相对镧在镁合金中具有较高的固 溶度和更好的细化合金组织的作用。镧和铈对镁合金综合性能提升已经得到广 大研究者的认可。组合利用铈镧稀土，发挥它们的各自优势，开发出新型高性 能稀土镁合金，有利于解决铈镧混合稀土资源大量积压问题，缓解资源的产需 矛盾、产销不平衡问题。
技术实现思路
本专利技术针对目前压铸镁合金的弱点，提供含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金。该合金具有成本低，耐热性能优良的特点，长期使用温度可达到2ocrc。含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，其成分及质量百分比配比为Al: 3% 5%， Ce: 0. 4% 2. 6%， La:O, 4% 2. 6%， Mn: 0. 2% 0. 6%，杂质元素Fe、 Cu和Ni的总量小于O. 03%，余量为镁。本专利技术的含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金的制备方法首先按配比称料，将纯镁、铝、铝锰中间合金和镁一铈镧中间合金预热到 200°C ，然后将纯镁、铝、铝锰中间合金放入预热到300°C的柑锅中，并通入SF6:C02 体积比为1: 100的保护气体，等加入的炉料完全熔化后，当熔体温度达到720 。C 74(TC时加入镁一铈镧中间合金，并继续通保护气体，加入镁一铈镧中间合 金熔化后，当温度回升到720 74(TC时搅拌5 10分钟，然后通氩气精炼5 IO分钟，精炼后静置28-32分钟，将熔体冷却到680。C 70(TC，在500KN锁模 力的冷室压铸机上进行压铸，得到含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金；所述的镁 一铈镧中间合金中所用的铈、镧是用将普通富铈混合稀土中价值高的Nd、 Pr分离出去剩余的廉价的铈镧混合稀土作为原料。本专利技术的特点和有益效果1)铝是合金中主要合金元素，适量的铝能够使合金获得均衡的强度、塑性 和铸造工艺性能，使本专利技术适合批量生产。2)铈镧混合稀土是本专利技术用于提高 合金强度和耐热性能的元素，其强化机理是 一方面，稀土与合金中的铝结合生成AluREs和A12RE，减少或抑制了热稳定性差的MgnAL相，有利于提高合金的 高温性能；另一方面，生成的AlnRE3等A1-RE化合物具有很高的熔点(如A1URE3 的熔点可达120(TC)，这些化合物弥散于晶界，表现出很高的热稳定性，可有效 的钉扎住晶界阻碍晶界滑移，抑制晶内的位错攀移；另外铈镧混合稀土稀土能 够除去熔炼时镁合金熔体中的杂质，达到除气精炼、净化熔体的效果；铈镧混 合稀土是镁合金的表面活性元素，合金熔炼时稀土在合金液表面聚集，形成Mg0、 RE203、 A1A等多元复合致密氧化物层，减轻氧化现象，提高合金的起燃温度， 有利于合金的熔铸；合金液凝固过程中，稀土在固液前沿富集，提高成分过冷 度，有助于细化合金组织。因此铈镧混合稀土有助于提高合金的综合性能。3) 锰的作用主要是提高合金的耐腐蚀性能，锰可与镁合金中铁或其他重金属元素 形成化合物，使其作为熔渣被排除，从而消除铁或其他重金属元素对镁合金耐 蚀性的有害影响。4)所用铈镧混合稀土是将普通富铈混合稀土中价值高的Nd、 Pr分离出去剩余的廉价铈镧混合稀土。从90年代到现在，国内外稀土专家对稀 土应用不平衡问题给予极大的关注。目前影响稀土综合利用和平衡发展的一个 难题就是铈镧混合稀土的大量积压。仅中国每年就有大约12万吨、价值成亿美 元的铈镧稀土产出，而这种铈镧混合稀土一直积压未得到大量应用，成为制约 稀土综合利用、平衡发展的瓶颈。本专利技术利用廉价的铈镧混合稀土开发含铈、 镧的AE系耐热压铸镁合金， 一是为积压铈镧稀土资源找到一个大用户——被誉为"二十一世纪绿色轻质工程材料"的镁合金，有利于缓解稀土资源产销不平 衡问题，有利于诸多稀土元素的利用协调发展；二是降低了此类合金的成本， 并且丰富的铈镧稀土资源使该合金的可持续发展得到保证，有利于提高镁合金 的竞争力，促进稀土镁合金又好又快的发展。附图说明图1是本专利技术实施例4 AlCeLa4， 2.4， 1. 6合金的扫描电镜和透射电镜微 观组织图。可以看出细化的合金晶粒对合金产生的细晶强化和晶界处大量细小 的高熔点A1-RE相对合金产生的弥散强化(主要是晶界强化)是合金具有优良 力学性能的主要原因。图2中曲线1、曲线2分别是本专利技术实施例4 AlCeLa4， 2.4， 1. 6合金和 AE44合金在20CTC ， 70MPa条件下的蠕变曲线图。具体实施方式实施例1 AlCeLa3， 0.6， 0. 4合金含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，其质量百分比配比为铝3%，铈0.6%，镧0.4%，锰0.2%,杂质元素Fe、 Cu和Ni的总量小于O. 03%，余量 为镁。合金性能见表1和表2。 实施例2AlCeLa5， 1.2， 0. 8合金含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，其质量百分比配比为铝5%，铈1.2%，镧0.8%，锰0.4%,杂质元素Fe、 Cu和Ni的总量小于O. 03%,余量 为镁。合金性能见表1和表2。 实施例3 AlCeLa4， 1. 8， 1. 2合金含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，其质量百分比配比为铝4%，铈1.8%，镧1.2%，锰0.4%，杂质元素Fe、 Cu和Ni的总量小于0. 03%，余量 为镁。合金性能见表1和表2。 实施例4 AlCeLa4， 2. 4， 1. 6合金含铈、镧的AE系耐热压铸镁合金，其质量百分比配比为铝4%，铈2.4%，镧1.6%，锰0.6%，杂质元素Fe、 Cu和Ni的本文档来自技高网...

【技术保护点】
含铈、镧的ＡＥ系耐热压铸镁合金，其特征在于，组成成分及其重量百分比为：Ａｌ：３％～５％，Ｃｅ：０．４％～２．６％，Ｌａ：０．４％～２．６％，Ｍｎ：０．２％～０．６％，杂质元素Ｆｅ、Ｃｕ和Ｎｉ的总量小于０．０３％，余量为镁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，张景怀，唐定骧，张德平，房大庆，
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：82[中国|长春]