CN102329972A - 一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺 - Google Patents

一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种了耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺，以工业纯镁锭、碳酸锶为原材料，加入微量的稀土Y，利用熔-浸热还原法技术制备Mg-Sr-Y合金。本发明的有益效果是，由于稀土Y的加入及其高熔点相Mg24Y5的形成，实现了良好耐热性能Mg-Sr-Y合金的研制。本发明克服了现有耐热镁合金耐热性价比较高的缺点，提供了一种简单、易行且性能够满足要求的众多工况条件下Mg-Sr-Y合金的制备工艺。

Description

一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺
技术领域：
本发明具体涉及一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺。
背景技术：
镁合金是目前工业上可应用的最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度、比刚度高等优点，已经被应用于汽车工业。同时因其具有上述特点及阻尼减振降噪能力强、液态成型性能优越和易于回收利用等优点，被誉为21世纪“绿色结构材料”。然而，与铝合金相比，镁合金在汽车结构件中的应用仍然有限，制约其应用的一个重要因素就是汽车零部件制造中常用商业镁合金(如AZ91D、AM50A、和AM60B等)的耐热性能差，在当零部件温度高于125℃时，镁合金的抗蠕变性能会急剧下降，难以满足汽车自动变速箱、汽缸体及汽缸头等工作温度较高(分别为175℃、200℃、300℃以上)的零部件使用效能要求。
发明内容：
为了克服现有耐热镁合金耐热性价比较高的缺点，本专利提供了一种简单、廉价、易行且性能够满足要求的众多工况条件下镁合金使用的工艺方法。
以工业纯镁锭、碳酸锶等为原材料，加入微量的稀土Y，利用“熔-浸”热还原法熔炼出符合试验要求的耐热Mg-Sr-Y合金。“熔-浸”热还原法是指在标压下将SrO或SrCO3粉体与作为还原剂和浸取液的金属Mg熔体在高温下发生还原反应。在500℃～3000℃下进行SrCO3(s)＝SrO(s)+CO2(g)；Mg(l)+SrO(s)＝MgO(s)+[Sr]，反应生成的MgO(s)作为熔渣而被捞出，而后按照一定比例在700～800℃加入金属Mg-Y中间合金，最终熔炼出符合试验要求的耐热Mg-Sr-Y合金。
在Mg-Sr系合金的基础上通过添加稀土Y形成镁钇第二相来改变镁合金组织结构，进而改善其耐热性能。
近年来研究开发的镁合金中，Mg-RE系合金具有优良的耐热、耐蚀性及较高的力学性能等优势，迄今为止，Mg-RE系合金优异的耐高温性能在耐热镁合金中仍位居前列。
金属锶(Sr)是一种能有效提高镁合金高温性能合金元素。这是由于碱土元素Sr加入镁合金会在基体中形成熔点很高的中间相，在高温下这些相难以分解，能够有效地阻止晶界运动，使合金的高温力学性能特别是抗蠕变性能得到显著改善。
稀土钇(Y)具有很高的化学活性，是一种很好的表面活性剂，钇的加入可降低Mg的表面张力和界面张力，改善熔体的润湿性，同时对Mg液还可以起到净化和细化的作用。
本发明的有益效果是，稀土Y的加入及其形成的高熔点相Mg24Y5，从而实现了良好耐热性能Mg-Sr-Y合金的研制。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式：
结合附图对本发明的制备工艺做一下具体描述：
首先，利用烧结技术将购置的SrCO3粉体制备成SrO，工艺为1250℃保温3h，反应机理为：SrCO3(s)＝SrO(s)+CO2(g)，最终Sr的含量为5％(质量比，下同)。为防止熔体氧化燃烧，本实验中采用六氟化硫(SF6)气体保护。其次，打开井式炉炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，将预热好的镁块和氧化锶粉体放入坩锅中升温熔化，等镁块开始熔化时开通保护气。而后，待镁块全部熔化后，进行搅拌，扒渣后静置以使熔体均匀化，而后升温到810℃精炼30min，降温到740～760℃左右，加入1％的稀土Y，同时，搅拌金属熔体后扒渣，保温静置30min。最后，将合金液降温至720℃，扒渣后进行浇铸，浇铸时保持液流平稳，不可中断，浇口保持充满状态。浇注过程中，应不断的向熔体吹保护气体同时对模具进行预热，温度缓慢升高到200℃。预热好后，在气体的保护下浇铸金属型铸模，根据需要分别浇铸成直径为80mm和20mm的Mg-Sr-Y合金样品。

Claims (4)

1.一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺，其特征在于：以工业纯镁锭、碳酸锶为原材料，加入微量的稀土Y，利用“熔-浸”热还原法熔炼出符合试验要求的耐热Mg-Sr-Y合金。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：在Mg-Sr系合金的基础上通过添加稀土Y形成镁钇第二相。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)利用烧结技术将SrCO3粉体制备成SrO，工艺为500℃～3000℃，保温1h-5h，使得最终Sr的质量百分比含量为3％～10％；
(2)将预热好的镁块和氧化锶粉体放入坩锅中升温熔化，待镁块全部熔化后，进行搅拌，扒渣后静置以使熔体均匀化；
(3)将步骤(2)中的熔体升温到500℃～2000℃精炼10min～60min，降温到700～800℃左右，加入质量百分比含量为0.1％～2％的稀土Y，同时，搅拌金属熔体后扒渣，保温静置30min～60min；
(4)将合金液降温至700～750℃，扒渣后进行浇铸，浇铸时保持液流平稳，不可中断，浇口保持充满状态；
(5)浇注过程中的同时对模具进行预热，温度缓慢升高到180～250℃，模具预热好后，浇铸金属型铸模，根据需要浇铸成Mg-Sr-Y合金样品。
4.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于：采用六氟化硫SF6气体作为保护气体，步骤(2)中镁块开始熔化时开通保护气体；在步骤(4)的浇注过程中，不断的向熔体吹保护气体；步骤(5)中，在保护气体的保护下浇铸金属型铸模。
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