CN102776398A

CN102776398A - 一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法

Info

Publication number: CN102776398A
Application number: CN2012102463189A
Authority: CN
Inventors: 闫洪; 杜磊; 阮先明
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2012-11-14

Abstract

一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，它包括以下步骤：1）首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钆用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在736℃～740℃范围内保温36～40min，得到合金熔体，其中；2）将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇式超声处理，超声强度1.11kw/cm²～1.2kw/cm²，超声时间为46～50min，高能超声每次施加时间51～60s，间歇时间51～60s；3）在736℃～740℃温度范围内精炼除杂，浇铸取样；采用本发明得到的镁钆中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损，减少氧化夹杂以及成分偏析等优点，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

Description

一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法

技术领域

本发明涉及一种稀土中间合金的方法，尤其涉及一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法。

背景技术

稀土元素在镁合金中的合金化或微合金化效果，得到了越来越引人注目的成绩。利用稀土元素的一系列优势，诸如细化晶粒、净化熔体等，诸多学者在此基础上已开发了众多稀土镁合金，它们具有强度高、抗蠕变性好、抗蚀性强等优异性能，从而满足了镁合金在众多领域中的使用要求。因此，对镁合金中稀土的强化原理、对微观组织的作用机理等一系列理论的深入，将有助于提高我国镁合金产品的经济效益，进一步巩固我国镁合金大国的地位。目前，在镁合金中添加稀土元素主要的形式有单质纯稀土、混合稀土、中间合金等三种形式。因为稀土元素化学性质非常活泼，直接以单质稀土或混合稀土形式加入到合金时，具有以下缺点：首先，容易氧化，再加入到镁合金熔体前需要去除氧化皮；其次，稀土元素的熔点较高，通过物理扩散或发生化学反应的形式，加入到镁合金熔体中后会逐步溶于合金中。因为稀土原子的扩散速度比较慢，合金熔炼时间长；第三，有研究表明，在720 ℃下，混合稀土加入到镁合金熔体中，经30 min保温后收得率为23.1%，保温60 min后收得率为34.8%，但是，通过中间合金形式加入，在710 ℃下只保温10 min，收得率就达94%。所以采用镁稀土中间合金能够较容易得获得优良的合金。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，它具有工艺简单、操作安全，同时所制备合金含量稳定的优点。

本发明是这样来实现的，一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：1）首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钆用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在736℃～740℃范围内保温36～40 min，得到合金熔体，其中；2）将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.11kw/cm²～1.2 kw/cm²，超声时间为46～50 min，高能超声每次施加时间51～60 s，间歇时间51～60 s；3）在736℃～740℃温度范围内精炼除杂，浇铸取样；

所述稀土钆为颗粒状或粉末状；

所述合金熔体中稀土钆质量占总重量的30%；

所述稀土钆颗粒直径为20-100um；

所述稀土钆的纯度为99.9%。

本发明的技术效果是：采用本发明得到的镁钆中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损，减少氧化夹杂以及成分偏析等优点，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

附图说明

图1为本发明制备的镁钆中间合金显微组织金相图。

具体实施方式

实施例1、首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，粉末状稀土钆（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，其中稀土钆占总质量的30%，然后在736℃下保温36 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.11kw/cm²，超声时间为46 min，高能超声每次施加时间51 s，间歇时间51 s。在736℃下精炼除杂，浇铸取样。

实施例2：首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将直径为20-100um稀土钆颗粒（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，其中稀土钆占总质量的30%，然后在738℃下保温38 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.15kw/cm²，超声时间为48 min，高能超声每次施加时间55 s，间歇时间55 s。在738℃下精炼除杂，浇铸取样。

实施例3：首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将粉末状稀土钆（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，其中稀土钆占总质量的30%，然后在740℃下保温40 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.2 kw/cm²，超声时间为50 min，高能超声每次施加时间60 s，间歇时间60 s。在740℃下精炼除杂，浇铸取样。

附图1为实施例3得到的镁钆中间合金显微组织金相图，从图中可以看出获得的镁钆中间合金组织中共晶组织分布的很均匀，形状也很圆整。超声波导入合金熔体时，声波的传播将会出现许多非线性效应，其中主要表现为空化和声流效应，空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、冲击破坏和热学效应中整体加热、边界处的局部加热作用，显著改善钆在纯镁熔液中的润湿性，使得经过高能超声处理的镁钆中间合金中的钆能够均匀的分散在镁溶液中，消除成分偏析，减少氧化夹杂。在实验过程中钆的加入是用铝箔纸包裹好的，能够有效的避免稀土的氧化和烧损。从而所制得的镁钆中间合金成分稳定，氧化夹杂以及成分偏析少。

综上所述，也可从图中看出，采用本发明得到的镁钆中间合金的组织中共晶组织圆整且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

Claims

1.一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：1）首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钆用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在736℃～740℃范围内保温36～40 min，得到合金熔体，其中；2）将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.11kw/cm²～1.2 kw/cm²，超声时间为46～50 min，高能超声每次施加时间51～60 s，间歇时间51～60 s；3）在736℃～740℃温度范围内精炼除杂，浇铸取样。

2.如权利要求1所述的一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述稀土钆为颗粒状或粉末状。

3.如权利要求1所述的一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述合金熔体中稀土钆质量占总重量的30%。

4.如权利要求2所述的一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述稀土钆颗粒直径为20-100um。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法，其特征在于所述稀土钆的纯度为99.9%。