CN103060650A - 镁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种镁合金，按质量百分比计，其含有7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土金属，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁及不可避免的杂质。本发明还提供了一种上述镁合金的制备方法。由测试结果得出，上述镁合金具有优异的延伸率、冲击韧度及耐腐蚀性，从而其冷成型加工性能较好，且成型后的产品具有较好的耐腐蚀性。

Description

镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金及其制备方法，尤其涉及一种成型加工性能及耐腐蚀性较佳的镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金材料具有密度低，强度高，导电、导热性能佳，电磁屏蔽性好，以及切削加工性能好等多种优异性能，是目前应用较为广泛的金属材料之一，如应用于航空、汽车及消费性电子产品等。但是，作为这些工业用材料使用时，由于其六边形晶状结构和较低的延展性及韧性，镁合金的可冷成型加工性较差，如镁合金板材挤压等，而且其成型后产品的耐腐蚀性较差。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种成型加工性能及耐腐蚀性较佳的镁合金。
还有必要提供一种上述镁合金的制备方法。
一种镁合金，按质量百分比计，其含有7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土金属，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁及不可避免的杂质。
一种镁合金的制备方法，包括如下步骤：
备料，按照镁合金的质量百分比含量：7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁，进行备料；熔炼制备Mg-Al-Zn合金，将纯镁熔解，加入铝、锌及锰元素；熔炼制备Mg-Al-Zn-RE合金，往上述Mg-Al-Zn合金中加入稀土元素及铍元素，熔炼以制得Mg-Al-Zn-RE合金；将上述Mg-Al-Zn-RE合金降温，浇铸，得到所述镁合金。
由测试结果得出，上述镁合金具有优异的延伸率、冲击韧度及耐腐蚀性，从而其冷成型加工性能较好，且成型后的产品具有较好的耐腐蚀性。
附图说明
图1是本发明实施方式镁合金的制备方法的流程图。
图2是本发明实施例1镁合金室温时力学性能测试结果。
图3是本发明实施例2镁合金室温时力学性能测试结果。
图4是本发明实施例3镁合金室温时力学性能测试结果。
图5是本发明实施例1镁合金170℃时力学性能测试结果。
图6是本发明实施例2镁合金170℃时力学性能测试结果。
图7是本发明实施例3镁合金170℃时力学性能测试结果。
图8是AZ91D镁合金室温时力学性能测试结果。
图9是AZ91D镁合金170℃时力学性能测试结果。
图10是本发明实施例4镁合金室温时力学性能测试结果。
图11是本发明实施例4镁合金170℃时力学性能测试结果。
图12是本发明实施例1与实施例4镁合金在100倍和200倍放大倍数下的微观结构照片。
图13是实施例1镁合金与AZ91D镁合金盐水静置测试结果。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明的一种镁合金，按质量百分比计（以下所有含量如无特别说明均按质量百分比计），其含有7.0%~8.0%的铝(Al)，0.45%~0.90%的锌(Zn)，0.17%~0.40%的锰(Mn)，0.5%~1.5%的稀土金属(RE)，0.0005%~0.0015%的铍（Be），其余为镁(Mg)及不可避免的杂质。
铝优选含量为7.2%~7.8%，稀土优选为铈(Ce)、镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钇(Y)中的一种或其组合物，稀土优选含量为0.5%~0.8%。
请参阅图1，一种镁合金的制备方法，其包括如下步骤：
步骤101：备料。按照镁合金的含量：7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土金属，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁，进行备料。优选地，在本发明实施方式中，铝采用纯铝及铝铍中间合金，锌采用纯锌，锰采用无水氯化锰，稀土采用镁稀土中间合金，其中稀土可为铈(Ce)、镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钇(Y)中的一种或其组合物，铍采用铝铍中间合金，镁采用纯镁及镁稀土中间合金。
步骤102：熔炼制备Mg-Al-Zn合金。将纯镁熔解，在700℃时加入纯铝、纯锌及无水氯化锰，从而得到Mg-Al-Zn合金。
步骤103：精炼制备Mg-Al-Zn合金。在720℃时往上述Mg-Al-Zn合金熔液中加入精炼熔剂以去除杂质，并保持0.5小时，从而得到精炼后的Mg-Al-Zn合金。在本发明实施方式中，精炼熔剂为氯化镁(MgCl2)、氯化钾(KCl)及氟化钙(CaF2)等氯盐和氟盐混合组合物。
步骤104：熔炼制备Mg-Al-Zn-RE合金。在730℃时往上述精炼后的Mg-Al-Zn合金熔液中加入镁稀土中间合金及铝铍中间合金，并搅拌0.5小时，从而得到Mg-Al-Zn-RE合金。可以理解，此步骤中，也可往上述精炼后的Mg-Al-Zn合金熔液中加入适量的纯稀土元素及纯铍。
步骤105：浇铸。将上述Mg-Al-Zn-RE合金熔液静置，降温至670℃时浇铸，得到本发明实施方式的镁合金。
在本发明实施方式中，优选地，稀土为钕。可以理解，稀土可为铈(Ce)、镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钇(Y)中的一种或其组合物。
实施例1
备料。按照镁合金的质量百分比含量：7.5%的铝，0.68%的锌，0.28%的锰，0.5%的稀土，0.0010%的铍，其余为镁，进行备料。在本发明实施例1中，铝采用纯铝及铝铍中间合金；锌采用纯锌；锰采用无水氯化锰；稀土采用镁钕中间合金，钕与镁钕中间合金的质量比为20%。铍采用铝铍中间合金，镁采用纯镁及镁钕中间合金。
熔炼制备Mg-Al-Zn合金。将纯镁熔解，在700℃时加入纯铝、纯锌及无水氯化锰，从而得到Mg-Al-Zn合金。
精炼制备Mg-Al-Zn合金。在720℃时往上述Mg-Al-Zn合金熔液中加入精炼熔剂以去除杂质，并保持0.5小时，从而得到精炼后的Mg-Al-Zn合金。
熔炼制备Mg-Al-Zn-RE合金。在730℃时往上述精炼后的Mg-Al-Zn合金熔液中加入镁钕中间合金及铝铍中间合金，并搅拌0.5小时，从而得到Mg-Al-Zn-RE合金。
浇铸。将上述Mg-Al-Zn-RE合金熔液静置，降温至670℃时浇铸，得到本发明实施1的镁合金。
实施例2
实施例2与实施例1的步骤大致相同，所不同的是，按照稀土的质量百分比为1.0%，铝、锌、锰及铍质量百分比不变，其余为镁，进行备料。
实施例3
实施例3与实施例1的步骤大致相同，所不同的是，按照稀土的质量百分比为1.5%，铝、锌、锰及铍质量百分比不变，其余为镁，进行备料。
实施例4
实施例4与实施例1的步骤大致相同，所不同的是，稀土采用镁铈镧中间合金，其中铈镧与镁铈镧中间合金的质量比为20%，铈与稀土的质量比为65%，镧与稀土的质量比为35%。镁采用纯镁及镁铈镧中间合金。
为验证本发明实施方式所制备的镁合金具有较好的力学性能，如屈服强度、拉伸强度、延伸率及冲击韧度，采用ASTM E8M-04金属材料拉伸试验方法（ASTM E8M-04 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials）分别在室温和170℃的大气中，对本发明实施例1-3所制备的镁合金样品的屈服强度、拉伸强度及延伸率进行测量，并以AZ91D镁合金样品测量的结果作为对比例。采用ASTM E3-04缺口棒试验方法（ASTM E3-04 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials）对本发明实施例1-3所制备的镁合金样品的冲击韧度进行测量，并测量对AZ91D镁合金样品作为对比例。其中，室温测量时以每一实施例镁合金样品为30个样本，170℃测量时以每一实施例镁合金样品为10个样本。上述测量结果请参见图2-9。如下文表1为图2-9中所测本发明实施例1-3及AZ91D镁合金样品关于力学性能参数平均值的汇整表格。
表1 实施例1-3镁合金与AZ91D镁合金力学性能测试结果
样品 屈服强度(MPa) 拉抻强度(MPa) 延伸率(%) 冲击韧度(J/cm2)
室温实施例1镁合金 144 252 9.3 10.5
室温实施例2镁合金 142 246 7.8 8.8
室温实施例3镁合金 142 248 8.2 10.7
室温AZ91D镁合金 149 224 4.6 4.1
170℃实施例1镁合金 -- 139 29.6 --
170℃实施例2镁合金 -- 138 27.5 --
170℃实施例3镁合金 -- 139 29.1 --
170℃AZ91D镁合金 -- 147 14.5 --
相较于AZ91D镁合金，本发明实施方式的镁合金具有更低的铝含量，并添加稀土元素。由上述测量结果可以得出，室温下，本发明实施方式所制备的镁合金与AZ91D镁合金相比，具有更好的力学性能，尤其是其延伸率及冲击韧度，170℃下，本发明实施方式所制备的镁合金与AZ91D镁合金相比，具有更好的延伸率。由于当稀土添加到镁合金中时，稀土元素在固液界面前沿富集引起成份过冷，过冷区形成新的形核带而形成细等轴晶，而且稀土的富集使其阻碍镁合金晶粒的长大，从而对镁合金晶粒进行了细化，而晶粒细化提高了镁合金的力学性能。由实验得出，随着稀土元素含量的增加，镁合金材料的延伸率及冲击韧度先减小后增加；另一方面，稀土元素含量增加将导致合金成本增加，因此，优选地，稀土元素含量为0.5%。
为验证本发明实施方式中采用不同的稀土元素所制备的镁合金的力学性能不同，在室温和170℃的大气下，采用ASTM E8M-04金属材料拉伸试验方法分别对本发明实施例1与实施例4所制备的镁合金的屈服强度、拉伸强度及延伸率进行测量，采用ASTM E3-04缺口棒试验方法分别对本发明实施例1与实施例4所制备的镁合金的冲击韧度进行测量。上述测量结果请参阅图10和图11。如下文表2为图10和图11中所测本发明实施例1和4镁合金样品关于力学性能参数平均值的汇整表格。
表2 实施例1和4镁合金力学性能测试结果
样品 屈服强度(MPa) 拉抻强度(MPa) 延伸率(%) 冲击韧度(J/cm2)
室温实施例1镁合金 144 252 9.3 10.5
室温实施例4镁合金 139 239 7.2 6.8
170℃实施例1镁合金 -- 139 29.6 --
170℃实施例4镁合金 -- 138 21.7 --
由上述测量结果可以得出，室温下，实施例1所制备的镁合金与实施例4所制备的镁合金相比，具有更好的力学性能，尤其是延伸率及冲击韧度，170℃下，实施例1所制备的镁合金与实施例4所制备的镁合金相比，具有更好的延伸率。请参阅图12，为本发明实施例1和实施例4所制备的镁合金的显微结构对比，从图中可以看出，本发明实施例1所制备的镁合金的晶粒比本发明实施例4所制的镁合金的晶粒较细小，即本发明实施方式中，稀土钕比稀土铈镧对镁合金晶粒的细化作用更好，具有更好的力学性能。
为验证本发明实施方式所制备的镁合金具有较好的耐腐蚀性，采用盐水静置法测试实施例1所制备的样品。盐水静置法是指将尺寸为长20mm，宽20mm，厚5mm的镁合金样品在室温浸入5%NaCl溶液静置96小时，测量释放出的氢气体积，根据氢气体积计算镁合金样品的腐蚀量，并测量AZ91D镁合金的耐腐蚀性能作为对比。所得结果请参见图13。如下文表3为图13中所测实施例1所制备的镁合金样品及AZ91D镁合金关于腐蚀量平均值的汇整表格。
表3 实施例1镁合金与AZ91D镁合金盐水静置测试结果
样品 平均镁腐蚀量 样本数
实施例1镁合金 9.9 3
AZ91D镁合金 0.64 3
本发明实施方式的镁合金与AZ91D镁合金相比，耐腐蚀性能也有很大的提高。由于稀土元素与氧的结合力大于镁与氧的结合力，因此熔炼过程中，稀土与氧杂质生成稀土氧化物，起到去除杂质的作用；同时，由于在熔炼过程中，镁易于与水气反应而析出氢气，导致镁合金铸件中产生气孔缺陷，降低材料的耐腐蚀性，而稀土可与氢气反应，从而可避免氢气析出而产生的气孔缺陷，有利于提高镁合金的耐腐蚀性能。
由于本发明实施方式的镁合金具有优异的延伸率、冲击韧度及耐腐蚀性能，从而其冷成型加工性较好，且成型后的产品的耐腐蚀性较好。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金，按质量百分比计，其含有7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土金属，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于：所述铝的含量为7.2%~7.8%。
3.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于：所述稀土金属的含量为0.5%~0.8%。
4.如权利要求3所述的镁合金，其特征在于：所述稀土金属的含量为0.5%。
5.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于：所述稀土金属为铈、镧、镨、钕、钇中的一种或其组合物。
6.如权利要求5所述的镁合金，其特征在于：所述稀土金属为钕。
7.一种镁合金的制备方法，包括如下步骤：
按照镁合金的质量百分比含量：7.0%~8.0%的铝，0.45%~0.90%的锌，0.17%~0.40%的锰，0.5%~1.5%的稀土，0.0005%~0.0015%的铍，其余为镁，进行备料；
熔炼制备Mg-Al-Zn合金，将纯镁熔解，加入铝、锌及锰元素；
熔炼制备Mg-Al-Zn-RE合金，往上述Mg-Al-Zn合金中加入稀土元素及铍元素，熔炼以制得Mg-Al-Zn-RE合金；
将上述Mg-Al-Zn-RE合金降温，浇铸，得到所述镁合金。
8.如权利要求7所述的镁合金的制备方法，其特征在于：所述稀土元素采用镁稀土中间合金。
9.如权利要求8所述的镁合金的制备方法，其特征在于：所述镁稀土中间合金为镁钕中间合金。
10.如权利要求7所述的镁合金的制备方法，其特征在于：所述铍元素采用铝铍中间合金。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1796583A (zh) * 2004-12-24 2006-07-05 北京有色金属研究总院 一种高韧性、高强度的镁合金及其制备方法
CN101220432A (zh) * 2007-12-29 2008-07-16 中国科学院长春应用化学研究所 含铈镧高强耐蚀压铸镁合金

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1796583A (zh) * 2004-12-24 2006-07-05 北京有色金属研究总院 一种高韧性、高强度的镁合金及其制备方法
CN101220432A (zh) * 2007-12-29 2008-07-16 中国科学院长春应用化学研究所 含铈镧高强耐蚀压铸镁合金

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