本发明专利技术公开了一种阻燃镁合金及其制备方法和应用，以该阻燃镁合金的总重量为基准，该阻燃镁合金含有的组分为：6‑8.9wt%的Al，0.5‑1.1wt%的Zn，0.3‑0.7wt%的Mn，1.3‑2.2wt%的Ca，0.3‑0.6wt%的Sr，0.3‑1.2wt%的Ce和/或Y，0.01‑0.2wt%的Nd，0‑0.05wt%的Be，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明专利技术制得的阻燃镁合金具有较好力学性能和阻燃性能，可满足汽车轻量化的发展需求，适用于汽车电池托盘、汽车发动机罩盖、汽车离合器壳体、变速箱壳体以及汽缸盖等关键零部件的制造。
【技术实现步骤摘要】
一种阻燃镁合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及镁基合金材料
，具体涉及一种阻燃镁合金及其制备方法和应用。
技术介绍
AZ91D为目前市场上常用的压铸镁合金，其材料特点为压铸稳定性好，力学性能佳，在汽车上主要用于汽车零部件的壳体、受力较小的支架等。但AZ91D压铸镁合金的燃点低，只有560℃左右，很容易在高温条件下起燃，这就限制了该材料在高温下的应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有较优的力学性能和耐高温性能的阻燃镁合金。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种阻燃镁合金，以该阻燃镁合金的总重量为基准，该阻燃镁合金含有以下组分：Al6-8.9wt%，Zn0.5-1.1wt%，Mn0.3-0.7wt%，Ca1.3-2.2wt%，Sr0.3-0.6wt%，Ce和/或Y0.3-1.2wt%，Nd0.01-0.2wt%，Be0-0.05wt%，余量为Mg和不可避免的杂质。在本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种制备上述阻燃镁合金的方法，该制备方法包括以下步骤：（1）原料准备：按照所述阻燃镁合金含有的组分准备原料，所述原料包括纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn锭、Mg-Mn中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Ce中间合金和/或Mg-Y中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Ca中间合金和Al-Be中间合金；（2）熔炼处理：将所述原料放入坩埚中，以SF6保护气体在真空感应炉中熔炼合金，熔炼温度设定为680-730℃，待所有原料完全熔化，得到镁合金熔液；（3）浇铸：将镁合金熔液冷却到680-700℃，然后浇入到合金模具中形成镁合金铸锭；（4）成型：对镁合金铸锭进行真空压铸，获得所需的阻燃镁合金产品。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提供了根据本专利技术的阻燃镁合金在制备汽车零部件中的应用。通过上述技术方案，本专利技术制得的阻燃镁合金具有较好力学性能，其抗拉强度不低于230MPa，屈服强度不低于170MPa，延伸率不低于3%。此外本专利技术制得的阻燃镁合金还具有较优的阻燃性能，在660℃以上的温度下，本专利技术的阻燃镁合金能保持不燃烧。本专利技术的阻燃镁合金可满足汽车轻量化的发展需求，用于汽车电池托盘、汽车发动机罩盖、汽车离合器壳体、变速箱壳体以及汽缸盖等关键零部件的制造。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本专利技术提供了一种阻燃镁合金，以该阻燃镁合金的总重量为基准，该阻燃镁合金含有以下组分：Al6-8.9wt%，Zn0.5-1.1wt%，Mn0.3-0.7wt%，Ca1.3-2.2wt%，Sr0.3-0.6wt%，Ce和/或Y0.3-1.2wt%，Nd0.01-0.2wt%，Be0-0.05wt%，余量为Mg和不可避免的杂质。本专利技术的阻燃镁合金允许存在少量不可避免的杂质，如Li、Nb、La、Fe、Ni、Cu中的一种、两种或三种以上的杂质元素。以所述阻燃镁合金的总重量为基准，单个杂质元素的含量不高于0.01wt%，且上述杂质元素的总量不高于0.15wt%。本专利技术的阻燃镁合金中，以该阻燃镁合金的总重量为基准，铝（Al）的含量控制在6-8.9wt%。铝的含量控制在这一范围，一方面是为了保证合金的压铸成形性，另一方面，铝元素作为强化相提高合金的力学性能。Ca除了可以提高镁合金的力学性能，而且还可以提高镁合金的阻燃性能。在镁合金中加入适量的Ca能析出Mg2Ca耐热相，使镁合金具有优异的耐热性能。但过量的Ca会导致引起的晶粒粗化，增大镁合金的脆性，反过来降低镁合金的力学性能。Sr能起到细化晶粒的作用，从而抑制Ca的加入所引起的晶粒粗化行为，提高材料的力学性能。因此，在本专利技术中，以镁合金的总重量为基准，Ca的含量控制在1.3-2.2wt%，Sr的含量控制在0.3-0.6wt%。为了优化Ca和Sr的协同作用，专利技术人发现，当Sr的含量与Ca的含量的比值为（0.15-0.25）：1时，镁合金的阻燃性能和力学性能都更优。本专利技术的阻燃镁合金中，Ce元素会与Al元素反应，在α-Mg晶粒周围生成Al4Ce第二相，阻碍晶粒的生长，起到细化晶粒的作用，进而提高镁合金的力学性能。Nd的加入可以起到细化晶粒和固溶强化的作用，提高镁合金材料的力学性能。Ce、Nd、Sr都能起到细化晶粒的作用，通过三种元素的协同作用，能阻止Ca引起的晶粒粗化现象，提高镁合金的力学性能。Nd也可以提高镁合金的燃点，和Ca复合添加时，阻燃效果更为显著。在本专利技术中，以阻燃镁合金的总重量为基准，当Ce元素的含量为0.3-1.2wt%，Nd元素的含量为1-2wt%，镁合金的阻燃性能和力学性能都更优。在优选的实施方案中，以阻燃镁合金的总重量为基准，Ce的优选范围为0.6-0.9wt%，专利技术人发现，当Ce的含量超过上述范围时，Ce反而会使镁合金的晶粒粗化，降低镁合金的力学性能。在优选的实施方案中，本专利技术的阻燃镁合金中，Y元素可部分地替代Ce元素（即Y可以与Ce一同添加），也完全替代Ce元素。Y元素阻燃效果较Ce元素而言效果更好，并且Y在镁合金中固溶度很大，可以起到固溶强化的作用，提高材料力学性能。由于Y元素的价格比Ce元素的价格昂贵，因此，在保证镁合金的阻燃性能和力学性能满足使用要求的情况下，本专利技术的镁合金可以选择性地只添加Ce元素，而不添加Y元素。本专利技术的阻燃镁合金中，Be会先于镁，与氧反应生成致密氧化膜，因此可防止镁合金的燃烧，即提高本专利技术阻燃镁合金的阻燃性能。然而，添加过量的Be会增大镁合金晶粒和引起热烈的倾向，影响镁合金的力学性能，而且Be具有毒性。因此，在本专利技术中，以阻燃镁合金的总重量为基准，Be的含量控制在0-0.05wt%，优选为0-0.001wt%。本专利技术还提供一种制备上述阻燃镁合金的方法，所述制备方法包括以下步骤：原料准备：按照所述阻燃镁合金含有的组分准备原料，所述原料包括纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn锭、Mg-Mn中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Ce中间合金和/或Mg-Y中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Ca中间合金和Al-Be中间合金；熔炼处理：将所述原料放入坩埚中，以SF6保护气体在真空感应炉中熔炼合金，熔炼温度设定为680-730℃，待所有原料完全熔化，得到镁合金熔液，然后控制镁合金熔液的温度在780-800℃，搅拌5-8分钟，保温静置5-10分钟，最后去除镁合金熔液表层的浮渣；精炼处理：往镁合金熔液中加入精炼剂，对镁合金熔液进行精炼处理，精炼温度为720-750℃，精炼时间为5-10分钟，所述精炼剂可选C2Cl6；浇铸：将镁合金熔液冷却到680-700℃，然后浇入到合金模具中形成镁合金铸锭；固溶处理：将浇铸得到的镁合金铸锭在400-420℃下固溶处理5-8小时；成型：对镁合金铸锭进行真空压铸，获得所需的阻燃镁合金产品。本专利技术的制备方法中，会对浇铸完成后的镁合金铸锭进行固溶处理，由于Mg17AL12第二相的存在会降低镁合金的燃点，所以可以对镁合金铸锭进行固溶处理，以减少第二相的存在，进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阻燃镁合金，其特征在于，以该阻燃镁合金的总重量为基准，该阻燃镁合金含有以下组分：Al 6‑8.9wt%，Zn 0.5‑1.1wt%，Mn 0.3‑0.7wt%，Ca 1.3‑2.2wt%，Sr 0.3‑0.6wt%，Ce和/或Y 0.3‑1.2wt%，Nd 0.01‑0.2wt%，Be 0‑0.05wt%，余量为Mg和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种阻燃镁合金，其特征在于，以该阻燃镁合金的总重量为基准，该阻燃镁合金含有以下组分：Al6-8.9wt%，Zn0.5-1.1wt%，Mn0.3-0.7wt%，Ca1.3-2.2wt%，Sr0.3-0.6wt%，Ce和/或Y0.3-1.2wt%，Nd0.01-0.2wt%，Be0-0.05wt%，余量为Mg和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的阻燃镁合金，其特征在于，以该阻燃镁合金的总重量为基准，所述Ce的含量为0.6-0.9wt%。3.如权利要求1所述的阻燃镁合金，其特征在于，Sr的含量与Ca的含量的比值为（0.15-0.25）：1。4.如权利要求1所述的阻燃镁合金，其特征在于，以该阻燃镁合金的总重量为基准，Be的含量为0-0.001wt%。5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述阻燃镁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原料准备：按照所述阻燃镁合金含有的组分准备原料，所述原料包括纯Mg锭、纯Al锭、纯Zn锭、Mg-Mn中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Ce中间合金和/或Mg-Y中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Ca中间合金和Al-Be中...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩硕，霍皓皓，文丹华，郭强，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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