CN103266255A - 耐高温抗氧化合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述合金由主要成分和辅助成分组成，所述主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁10-25%、铝5-15%、锂10-15%、钴1-3%、镍15-25%、钒1-5%，锰1—2%，钼0.5—1%，铌0.5—1%，钛0.5—1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯20%-30%，润滑剂1-10%，无机矿物质1-10%，所述聚丙烯的熔体流动速率为50g/min。该发明的有益效果如下，1）该镁合金不仅成本较低，而且生产工艺简单、易于操作和控制；2）该镁合金耐腐蚀较好、强度较高，并且具有一定的阻燃性；3）该技术方案使用多元合金化，通过调整合金的配比、减少贵重合金的组份和调整生产工艺，反复试验，得到具有工艺稳定性好、耐高温、耐磨损、抗氧化、抗冲击等特点的耐高温抗氧化合金。

Description

耐高温抗氧化合金

 

技术领域

本发明涉及到 合金领域，具体涉及一种耐高温抗氧化合金及其制备方法。

背景技术

镁是最轻的结构材料，符合低能耗等环保、节能要求，因而在汽车、电子、航空等工业领域常被用来制备合金。但镁熔点低，易燃烧，因而由镁制备得到的合金在温度接近其燃点的时候容易自身燃烧，发生火灾危险。目前常用的制备阻燃功能的符合材料科分为复合型、涂层型和夹层型三类，上述三类分别是向合金中加入阻燃剂、在合金表面镀上以及在合金中间夹上，但阻燃剂多为有毒物质，由该方法制备得到的合金其使用范围受到严重的限制。

尽管镁合金以其质量轻延展性好受到追捧，但由于镁本身可以与水、空气发生反应，因此镁合金多数都不耐腐蚀，其不能在严酷的环境中使用，其次，现有技术中的合金大都成本比较高，而且耐高温、耐磨损、抗氧化的性能较差，这在一定程度上制约了合金行业的发展以及合金在各种行业的应用和推广。

发明内容

本发明为了解决镁合金易燃和易腐蚀的缺陷，本发明提供一种耐高温抗氧化合金。

本发明的技术方案是这样实现的：一种耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述合金由主要成分和辅助成分组成，所述主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁10-25%、铝5-15%、锂10-15%、钴1-3%、镍15-25%、钒1-5%，锰1—2%，钼0.5—1%，铌0.5—1%，钛0.5—1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯20%-30%，润滑剂1-10%，无机矿物质1-10%，所述聚丙烯的熔体流动速率为50g/min。

作为本发明的一种改进，所述润滑剂为硬脂酸钙。

作为本发明的一种改进，所述矿物质为硅灰石。

作为本发明的一种改进，所述主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁15%、铝10%、锂12%、钴2%、镍15%、钒3%，锰1%，钼0.5%，铌0.5%，钛1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯25%，润滑剂6%，无机矿物质为9%。

一种耐高温抗氧化合金，其制备方法包括如下步骤：

（1）将所述原料镁、铝、锂、钴、镍、钒，锰，钼，铌，钛，依次放入搅拌机中，转速为100—120转/分，搅拌均匀后将所述混合原料进行真空中频感应熔炼、浇注铸锭、碾磨成纳米合金粉；

（2）将制备得到的纳米合金粉，与聚丙烯，润滑剂，无机矿物质混合，其中将所有的聚丙烯，二分之一的润滑剂、三分之一的无机矿物质依次加入搅拌机中，搅拌机温度加温至100—150°，搅拌15分钟后，将二分之一的润滑剂再次加入，在5分钟内将温度升至180°，最后将三分之二的无机矿物质加入，搅拌器的转速为150转/分，30分钟后得到纳米合金粉-聚丙烯-无机矿物质混合液；

（3）将上述混合液铸锭均匀化处理后，在长径比为50：1的双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，按照需求挤出不同形状的合金，所述熔融混合温度为180℃。

一种耐高温抗氧化合金的用途，其特征在于，用于制备存储易燃、易腐蚀物品的容器。

相对于现有技术，该发明的有益效果如下，1）该镁合金不仅成本较低，而且生产工艺简单、易于操作和控制；2）该镁合金耐腐蚀较好、强度较高，并且具有一定的阻燃性，比较稳定，在一定程度上满足了电子产品、机械产品等的要求；3）该技术方案使用多元合金化，通过调整合金的配比、减少贵重合金的组份和调整生产工艺，反复试验，得到具有工艺稳定性好、耐高温、耐磨损、抗氧化、抗冲击、性能稳定、生产成本低等特点的耐高温抗氧化合金。4）该技术方案中添加了元素钼，Mo是弱碳化物元素，含量较低时主要固溶于基体，提高合金的强度，提高材料的淬硬性，还有细化晶粒、二次硬化的作用。具有良好的高温稳定性，Mo含量较高时也会形成含Mo的碳化物，其强化作用增加不明显。此外，该技术方案中还增加了铌和钛：作为常见的微合金强化元素，能够明显改善合金的综合性能。Ti是很强的固N元素，利用0.5%左右的Ti就可固定合金中的N，形成细小的高温稳定的TiN析出相，这种细小的TiN粒子可有效地阻碍高温时的奥氏体晶粒长大，也有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，从而间接提高了铌的强化作用。由于加入微合金元素Nb，阻止了晶粒长大，细化了晶粒，提高了产品力学性能。Nb、Ti的复合微合金化的强化机制，包括析出强化和细晶强化。适量的Ti能形成细小的TiN，又能有效阻止晶粒粗化。Nb、Ti在镁合金中具有明显的析出强化作用。

 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。下述实施例中各个组分的含量除了特别注明外均为重量百分数

实施例1

1.1耐高温抗氧化合金的制备

（1）将所述原料镁20%、铝5%、锂10%、钴1%、镍15%、钒5%，锰2%，钼1%，铌0.5%，钛0.5%依次放入搅拌机中，转速为100—120转/分，搅拌均匀后将所述混合原料进行真空中频感应熔炼、浇注铸锭、碾磨成纳米合金粉；

（2）将制备得到的纳米合金粉，与聚丙烯20%，润滑剂5%，无机矿物质15%混合，其中将所有的聚丙烯，二分之一的润滑剂、三分之一的无机矿物质依次加入搅拌机中，搅拌机温度加温至100—150°，搅拌15分钟后，将二分之一的润滑剂再次加入，在5分钟内将温度升至180°，最后将三分之二的无机矿物质加入，搅拌器的转速为150转/分，30分钟后得到纳米合金粉-聚丙烯-无机矿物质混合液；

（3）将上述混合液铸锭均匀化处理后，在长径比为50：1的双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，按照需求挤出不同形状的合金，所述熔融混合温度为180℃。

1.2耐高温抗氧化合金的的耐腐蚀性

1.2.1设置实验组和对照组：

实验组：实施例1制备得到的耐高温抗氧化合金

对照组1： AS41B镁合金

1.2.2配置溶液和测定方法

按照ISO10271的方法来配制酸蚀液，即在300 mL蒸馏水中加入（10.0±0.1） g 90%C3H6O3（分析纯）和（5.85±0.005） g NaCl，然后把溶液稀释至（1 000±10） mL，pH为2.3。

根据每平方厘米合金对应1 mL酸蚀液的标准，每个玻璃容器内加入6.5 mL酸蚀液；将上述三组受试合金放置于已加液的玻璃瓶内，封闭；于37 ℃的恒温水浴箱内放置7 d后取出送检；采用电感耦合等离子体发射光谱仪（inductively coupled plasma atomicemission spectroscopy，ICP-AES）测量各个试管中镁离子浓度。

 

受试组	实验组	对照组1
			镁浓度g/l	0	（158.1±48.6）×10-6

1. 3耐高温抗氧化合金的阻燃效果。

用实施例1的方法制备得到片状的耐高温抗氧化合金作为实验组，将AS41B镁合金作为对照组2，将上述两种合金在坩埚分别融化，利用EVOC PCI DAS 温度采集卡采集温度，利用计算机确定起燃温度。

受试组	实验组	对照组2
			起燃温度	930℃	420℃

1.4耐高温抗氧化合金的硬度

用实施例1的方法制备的耐磨合金作为实验组，将AS41B镁合金作为对照组2，分别测两组合金的硬度以及拉伸轻度，对比如下：

受试组	实验组	对照组2
			硬度	30HRC	18HRC
抗拉伸强度	1100—1200MPa	600 MPa
			屈服强度	600—750 MPa	400 MPa

通过可以看出，该实施例1制备的耐高温抗氧化合金，具有良好的耐腐蚀性和阻燃效果、以及具有良好的抗氧化效果，并且其硬度较高，便于大规模的推广。

实施例2

制备方式与实施例1中公开的方式相同，但本实施例中的合金的主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁25%、铝5%、锂10%、钴3%、镍15%、钒2%，锰1.5%，钼0.5%，铌0.5%，钛0.5%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯20%，硬脂酸钙11%，硅灰石为6%

实施例3

制备方式与实施例1中公开的方式相同，但本实施例中的合金的主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁15%、铝10%、锂12%、钴2%、镍15%、钒3%，锰1%，钼0.5%，铌0.5%，钛1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯25%，硬脂酸钙6%，硅灰石为9%

以上所述，仅仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例，凡是脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述合金由主要成分和辅助成分组成，所述主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁10-25%、铝5-15%、锂10-15%、钴1-3%、镍15-25%、钒1-5%，锰1—2%，钼0.5—1%，铌0.5—1%，钛0.5—1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯20%-30%，润滑剂1-10%，无机矿物质1-10%，所述聚丙烯的熔体流动速率为50g/min。

2.根据权利要求1所述的耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙。

3.根据权利要求1所述的耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述矿物质为硅灰石。

4.根据权利要求1-3所述的耐高温抗氧化合金，其特征在于，所述主要成分按照质量百分比由以下组分组成：镁15%、铝10%、锂12%、钴2%、镍15%、钒3%，锰1%，钼0.5%，铌0.5%，钛1%，辅助成分按照质量百分比由以下组分组成：聚丙烯25%，润滑剂6%，无机矿物质为9%。

5.根据权利要求1-3所述的耐高温抗氧化合金，其制备方法包括如下步骤：

（1）将所述原料镁、铝、锂、钴、镍、钒，锰，钼，铌，钛，依次放入搅拌机中，转速为100—120转/分，搅拌均匀后将所述混合原料进行真空中频感应熔炼、浇注铸锭、碾磨成纳米合金粉；

（2）将制备得到的纳米合金粉，与聚丙烯，润滑剂，无机矿物质混合，其中将所有的聚丙烯，二分之一的润滑剂、三分之一的无机矿物质依次加入搅拌机中，搅拌机温度加温至100—150°，搅拌15分钟后，将二分之一的润滑剂再次加入，在5分钟内将温度升至180°，最后将三分之二的无机矿物质加入，搅拌器的转速为150转/分，30分钟后得到纳米合金粉-聚丙烯-无机矿物质混合液；

（3）将上述混合液铸锭均匀化处理后，在长径比为50：1的双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，按照需求挤出不同形状的合金，所述熔融混合温度为180℃。

6.根据权利要求1-3所述的耐高温抗氧化合金的用途，其特征在于，用于制备存储易燃、易腐蚀物品的容器。