CN101831569A - 一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法 - Google Patents

一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用稀土氧化物直接生产稀土镁合金的方法。该方法通过在原精炼剂中添加5wt.％-35wt.％的微米级稀土氧化物粉末，在熔炼过程中将添加稀土氧化物的精炼剂加在镁合金的表面进行充分搅拌精炼完成后静置10分钟，由于高温时Mg与氧的亲和力大于稀土氧化物的，在熔融的镁液里稀土氧化物中的稀土被还原成单质稀土元素并扩散镁液中，同时，反应所生成的MgO杂质将依附精炼过程中所添加的精炼剂一同沉入炉底。从而制备出高性能、低成本的含稀土镁合金。经与采用Mg-稀土中间合金制造出的稀土镁合金进行组织和性能比较，表明本采用本发明方法制备出的稀土含量相同的稀土镁合金的组织相同、性能提高10％左右。

Description

一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种采用低成本的稀土氧化物生产稀土镁合金的方法。
背景技术
镁合金具有密度小、比强度高、阻尼性能、铸造性能好以及电磁屏蔽等优点，被认为是当前应用中最轻的金属结构材料之一，有着不可比拟的优越性，在汽车减重、性能改善和节能环保中的作用日益受到人们的重视。稀土作为主合金元素或微合金化元素，被广泛应用于镁合金中，其优异的净化、强化、阻燃和耐蚀性不断被人们认识和掌握，从而开发出一系列的高强、耐热、阻燃和耐腐蚀的镁合金，大大拓展了镁合金的应用范围。
然而，在现有的稀土镁合金生产中，稀土元素往往要以镁-稀土中间合金的形式加入到镁合金中，而镁-稀土中间合金的生产工艺复杂，导致添加的稀土元素价格昂贵，显著地提高了稀土镁合金的生产成本，严重制约了其在工业领域中的应用。因此，研究生产便捷、价格低廉的高性能稀土镁合金，使其能够更广泛的应用于工业领域中，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于，突破现有技术中采用高成本的镁-稀土中间合金制造稀土镁合金的方法，开发一种生产便捷、价格低廉的采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法，将微米级的稀土氧化物粉末混入镁合金用精炼剂中，通过加入精炼剂精炼过程使稀土氧化物和镁液不断接触，在熔融的镁液里稀土氧化物中的稀土被还原成单质稀土元素并扩散镁液中，从而得到稀土含量分别为0.1-2.0％的各种稀土镁合金，具体步骤如下：
a)含稀土氧化物精炼剂的制备
将质量为原精炼剂的5-20wt.％的稀土氧化物粉末与其相应比例质量的原精炼剂进行充分混合，添加后的精炼剂质量为炉料的2.5wt.％，制备出含一定比例的稀土氧化物精炼剂；
b)将配置好的含稀土氧化物精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分；
c)将烘干后的含稀土氧化物精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，经取样分析、调整成分后，将镁液浇注成锭。
所述的含稀土氧化物精炼剂每批的加入量，视精炼剂在镁液面的覆盖情况决定，每批加入的精炼剂应将液面全部覆盖形成1.5-2.5mm覆盖层，然后进行充分搅拌，使覆盖的精炼剂进入镁液，直至将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后调整成分，将镁液浇注成锭。
所述的稀土氧化物种类包括氧化铈、氧化钄、氧化钇或氧化锝。
本发明的技术效果是：
将本发明所述方法与采用Mg-稀土中间合金制造出的稀土镁合金进行组织和性能比较，表明本发明所述方法与现有方法制备出的稀土含量相同的稀土镁合金，其组织相同、性能较采用Mg-稀土中间合金制造出的稀土镁合金高10％左右。本发明的特点在于直接采用成本较低的稀土氧化物在镁液中还原成金属稀土，来代替镁-稀土中间合金生产稀土镁合金，省略了原来先用稀土氧化物还原制成金属稀土，用金属稀土和镁制成镁-稀土中间合金，再在镁液中添加镁-稀土中间合金生产稀土镁合金这样的生产工艺过程，减少了能源消耗、提高了材料的利用率，显著地节约了成本。
具体实施例
下面结合实例进一步说明本发明的具体内容及其实施方式。
实施例1生产含Ce量为0.1％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的55wt.％的氧化铈粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化铈精炼剂，将所配置的含稀土氧化铈精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能将镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Ce含量为0.12，加少量镁合金将稀土含量调整为0.1％后，将镁液浇注成锭。
实施例2生产含Ce量为1.95％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的35wt.％的氧化铈粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化铈精炼剂，将所配置的含稀土氧化铈精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Ce含量为2.03，加少量镁合金将稀土含量调整为1.95％后，将镁液浇注成锭。
实施例3生产含La量为0.1％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的6.5wt.％的氧化钄粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化钄精炼剂，将所配置的含稀土氧化钄精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土La含量为0.13，加少量镁合金将稀土含量调整为0.1％后，将镁液浇注成锭。
实施例4生产含La量为1.9％的稀土镁合金。将质量为原精炼剂的35wt.％的氧化钄粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化钄精炼剂，将所配置的含稀土氧化钄精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土La含量为1.99，加少量镁合金将稀土含量调整为1.9％后，将镁液浇注成锭。
实施例5生产含Y量为0.1％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的6.0wt.％的氧化钇粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化钇精炼剂，将所配置的含稀土氧化钇精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Y含量为0.11，加少量镁合金将稀土含量调整为0.1％后，将镁液浇注成锭。
实施例6生产含Y量为1.85％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的30wt.％的氧化钇粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化钇精炼剂，将所配置的含稀土氧化钇精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Y含量为1.89，加少量镁合金将稀土含量调整为1.8％后，将镁液浇注成锭。
实施例7生产含Gd量为0.1％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的6.0wt.％的氧化锝粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化锝精炼剂，将所配置的含稀土氧化锝精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Gd含量为0.13，加少量镁合金将稀土含量调整为0.1％后，将镁液浇注成锭。
实施例8生产含Gd量为1.93％的稀土镁合金。
将质量为原精炼剂的30wt.％的氧化锝粉末与其相应质量的原精炼剂进行充分混合，制备出含稀土氧化锝精炼剂，将所配置的含稀土氧化锝精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分，将烘干的精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，每批精炼剂的加入量能镁液面全部覆盖，形成2mm左右覆盖层，然后进行充分搅拌，当覆盖的精炼剂进入镁液后，再添加精炼剂同时进行搅拌将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后，取样分析稀土Gd含量为2.01，加少量镁合金将稀土含量调整为1.93％后，将镁液浇注成锭。

Claims (3)

1.一种采用稀土氧化物生产稀土镁合金的方法，其特征在于，将微米级的稀土氧化物粉末混入镁合金用精炼剂中，通过加入精炼剂精炼过程使稀土氧化物和镁液不断接触，在熔融的镁液里稀土氧化物中的稀土被还原成单质稀土元素并扩散镁液中，从而得到稀土含量为0.1-2.0％的各种稀土镁合金，具体步骤如下：
a)含稀土氧化物精炼剂的制备
将质量为原精炼剂的5-20wt.％的稀土氧化物粉末与其相应比例质量的原精炼剂进行充分混合，添加后的精炼剂质量为炉料的2.5wt.％，制备出含一定比例的稀土氧化物精炼剂；
b)将配置好的含稀土氧化物精炼剂在200摄氏度左右烘干去除水分；
c)将烘干后的含稀土氧化物精炼剂分批加入到熔融的金属镁液中，经取样分析、调整成分后，将镁液浇注成锭。
2.根据权利要求1所述采用稀土氧化物生产镁合金的方法，其特征在于，所述的含稀土氧化物精炼剂每批的加入量，视精炼剂在镁液面的覆盖情况决定，每批加入的精炼剂应将液面全部覆盖形成1.5-2.5mm的覆盖层，然后进行充分搅拌，使覆盖的精炼剂进入镁液，直至将预定质量的精炼剂加完，取样分析稀土含量，加普通精炼剂覆盖静置10分钟后调整成分，将镁液浇注成锭。
3.根据权利要求1或2所述采用稀土氧化物生产镁合金的方法，所述的稀土氧化物种类包括氧化铈、氧化钄、氧化钇或氧化锝。
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