CN101509092A - 一种含稀土Er元素的耐蚀Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金 - Google Patents

Abstract

一种含稀土元素铒的Mg－Al－Zn－Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：Al：8.3～9.7，Zn：0.35～1.0，Mn：0.15～0.50，Er：0.1～0.9，其余为Mg。本发明加工工艺简单，组分配比合理，通过铒元素合金化的作用，细化铸态组织中的初生相，减少初生第二相的数目，改善初生第二相的分布，在不改变已形成的镁铝锌锰系铸造合金主要成分的基础上，使镁铝锌锰合金的原始铸态组织得到改善，有效提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能，适于工业化生产。

Description

一种含稀土Er元素的耐蚀Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金

技术领域

本发明涉及一种镁铝锌锰系铸造镁合金，特别是指一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金；属于高性能结构材料领域。

背景技术

AZ91是最常用的镁合金之一，具有易加工、易铸造、强度高以及成本低等优点，广泛应用于多种形式的机械部件。但是，因镁固有的活性，较负的电极电位，使其不耐腐蚀。AZ91镁合金主要是由α-Mg和γ-Mg₁₇Al₁₂相组成，而γ-Mg₁₇Al₁₂比α-Mg电位要正得多，存在于镁合金中的α-Mg和γ-Mg₁₇Al₁₂相使其易于产生内部电偶腐蚀；另一方面，由于Mg合金表面形成的氧化膜(MgO)的PB值小于1，不能形成有效的稳定保护膜，因而很不耐腐蚀。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种加工工艺简单、组分配比合理、能有效提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能的含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金。

本发明---一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：8.3～9.7，

Zn：0.35～1.0，

Mn：0.15～0.50，

Er：0.1～0.9，其余为Mg。

本发明---一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：8.8～9.2，

Zn：0.5～0.8，

Mn：0.25～0.35，

Er：0.3～0.7，其余为Mg。

本发明---一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：9，

Zn：0.65，

Mn：0.3，

Er：0.5，其余为Mg。

本发明由于采用在现有的镁铝锌锰系合金中添加铒元素，不改变已形成的镁铝锌锰系铸造合金主要成分，通过铒元素合金化的作用，一方面利用Er与Al的电负性差值为0.4大于Er与Mg的电负性差值0.1，因此，在凝固过程中优先形成Al-Er相，抑制Mg-Er相的形成；并且，由于Mg₁₇Al₁₂相和Al₃Er相的形成温度分别为437℃和655℃，因此，在合金凝固过程中，Al₃Er相先于Mg₁₇Al₁₂相在凝固早期开始形成，消耗了基体中的一部分Al原子，减少了γ-Mg₁₇Al₁₂相的形成数量；另一方面，利用稀土Er元素的表面活性特性，在Mg₁₇Al₁₂相生长过程中，Er元素主动吸附在生长枝晶尖端，抑制Mg₁₇Al₁₂相的长大，从而减少Mg₁₇Al₁₂相的数量，增大其弥散程度，减小其尺寸；特别是加入稀土Er元素后，受凝固时扩散动力学条件限制，稀土相自动聚集在固液界面前沿，增大了合金的成分过冷而使分枝过程加剧，二次枝晶增多，使枝晶间距减小，组织细化。综上所述，本发明加工工艺简单，组分配比合理，通过铒元素合金化的作用，细化铸态组织中的初生相，减少初生第二相的数目，改善初生第二相的分布，在不改变已形成的镁铝锌锰系铸造合金主要成分的基础上，使镁铝锌锰合金的原始铸态组织得到改善，有效提高镁铝锌锰系铸造镁合金抗腐蚀性能，适于工业化生产。

附图说明

附图中(a)为现有AZ91镁合金铸态组织金相图。

附图中(b)为含0.3％Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。

附图中(c)为含0.5％Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。

附图中(d)为含0.7％Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。

附图中(e)为含0.9％Er的AZ91镁合金铸态组织金相图。

从图(a)可以看出AZ91镁合金的微观组织主要是由α-Mg和尺寸粗大、连续分布的γ-Mg₁₇Al₁₂组成。比较图(b)-图(d)可以发现：添加Er可以明显细化γ-Mg₁₇Al₁₂，并使第二相γ-Mg₁₇Al₁₂由原来的块状连续分布变成弥散细小的球状或点状分布，在Er含量达到0.5～0.7％时细化和球化效果最好，分布更均匀，合金的防腐蚀性能最好。

具体实施方式

本发明镁铝锌锰系铸造镁合金在现有的镁铝锌锰系合金(Al：8.3～9.7，Zn：0.35～1.0，Mn：0.15～0.50，Er：0.1～0.9其余为Mg)配料中添加不同含量的铒，设计四种合金。合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，制备出新型含铒的镁铝锌锰系铸造镁合金。室温下在3.5％NaCl溶液中的腐蚀失重速率明显低于AZ91铸造镁合金。具体实施例如下：

实施例1、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

8.3％Al-0.35％Zn-0.15％Mn-0.1％Er，其余为Mg，合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：1.58355(mg·cm^-2·d^-1)。

实施例2、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

9％Al-0.8％Zn-0.5％Mn-0.3％Er，其余为Mg，合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：1.51437(mg·cm^-2·d^-1)。

实施例3、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

8.96％Al-0.8％Zn-0.2％Mn-0.5％Er，其余为Mg，合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：1.21199(mg·cm^-2·d^-1)。

实施例4、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

9.7％Al-1.0％Zn-0.5％Mn-0.7％Er，其余为Mg，合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：0.54606(mg·cm^-2·d^-1)。

实施例5、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

9.7％Al-1.0％Zn-0.5％Mn-0.9％Er，其余为Mg，合金采用SF₆+CO₂气体保护熔炼，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：1.55638(mg·cm^-2·d^-1)。

对比例、镁铝锌锰系合金的组份及其重量百分比为：

8.96％Al-0.8％Zn-0.2％Mn，其余为Mg，室温下合金在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率约为：7.65243(mg·cm^-2·d^-1)。

比较实施例1-5所得合金于室温下在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率与对比例合金于室温下在3.5％NaCl溶液中的失重腐蚀速率，可知：通过0％～0.9％铒元素合金化，稀土Er能改善AZ91镁合金的组织、提高合金耐蚀性能，随着Er含量的增加抗腐蚀性能先提高后又开始降低，也就是说稀土元素含量并不是越高其耐蚀性能会更好，它有一个最优的值。

Claims (3)

1、一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：8.3～9.7，

Zn：0.35～1.0，

Mn：0.15～0.50，

Er：0.1～0.9，其余为Mg。

2、根据权利要求1所述的一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：8.8～9.2，

Zn：0.5～0.8，

Mn：0.25～0.35，

Er：0.3～0.7，其余为Mg。

3、根据权利要求1所述的一种含稀土元素铒的Mg-Al-Zn-Mn铸造镁合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Al：9，

Zn：0.65，

Mn：0.3，

Er：0.5，其余为Mg。

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