CN105200282A - 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法 - Google Patents

一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105200282A
CN105200282A CN201510727394.5A CN201510727394A CN105200282A CN 105200282 A CN105200282 A CN 105200282A CN 201510727394 A CN201510727394 A CN 201510727394A CN 105200282 A CN105200282 A CN 105200282A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
tib
earth element
quality
master alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510727394.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陆海荣
孙飞
赵勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Tianqian New Material Science & Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Tianqian New Material Science & Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Tianqian New Material Science & Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Tianqian New Material Science & Technology Co Ltd
Priority to CN201510727394.5A priority Critical patent/CN105200282A/zh
Priority to PCT/CN2015/000870 priority patent/WO2017070809A1/zh
Publication of CN105200282A publication Critical patent/CN105200282A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其包含Mg：20-25质量％，TiB2：3-5.5质量％，稀土：0.1-0.25质量％，余量为Al及不可避免的杂质。与传统的镁铝中间合金材料相比，强度由200～300MPa提高至330～415MPa，硬度和拉伸率也得到明显改善，因此可应用于汽车零部件等需要较大承载能力的部件的生产，具有广阔的应用前景。本发明还涉及一种用于生产该新型镁铝中间合金的方法。

Description

一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，及用于制备该中间合金的方法。
背景技术
镁铝合金是以镁和铝为基础并添加其他元素而成的合金，其具有密度低、比强度和比刚度高、减震性能好、导电导热性能良好、加工性能良好等优点，因此在航空器、航天器和火箭导弹制造工业中得到广泛应用，是一种性能优异的轻质金属结构材料。但是镁铝合金也存在易于氧化燃烧、耐热性差、耐蚀性能差、在潮湿空气中容易氧化和腐蚀等缺陷。因此镁铝合金制成的零部件在使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。另外，镁铝合金的强度也较低，只有200～300MPa，因此主要用于制造低承力的零件。因此，为了在更大范围内，不同工业领域中扩大镁铝中间合金材料的利用，需要提高镁铝合金的强度等力学性能，以充分发挥其优势。
常规的熔炼法在生产制造镁铝合金部件过程中，由于Mg和Al元素性质均比较活泼，在高温下易氧化、燃烧，且蒸汽压高，存在容易蒸发损失等问题，需要进行氩气保护，通过控制压力来避免Mg和Al元素的损伤，操作过程复杂。近年来兴起的粉末冶金方法具有能够最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，且生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品等优势，日益受到青睐。
TiB2熔点高达2980℃，具有很高的硬度，耐蚀性优异，即使在HCl酸和HF酸中仍然稳定，主要用于制备复合陶瓷制品。由于其可抗熔融金属的腐蚀，可用于熔融金属坩锅和电解池电极的制造，也可与TiC、TiN、SiC等材料组成复合材料，制作各种耐高温部件及功能部件，如高温坩埚、引擎部件等。
另外，稀土元素被称为合金的“维生素”，通过向合金中加入不同种类的适量合金元素，能够显著提高合金的性能，特别是取得某些方面，例如声光电磁等方面的特殊性能，因此广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。但目前采用稀土元素来改善镁铝中间合金力学性能的报道鲜见。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的发明人提出了以粉末冶金的方式，通过向镁铝合金中添加TiB2和稀土元素，以改善镁铝合金的力学性能。
具体地，本发明通过如下实施方案解决了所述技术问题：
根据本发明的一个实施方式，提供了一种Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其由以下组成：
Mg：20-25质量％，TiB2：3-5.5质量％，稀土：0.1-0.25质量％，余量为Al及不可避免的杂质。
根据本发明的一个实施例，所述Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金中Al含量为69-77质量％。
根据本发明第一个实施例，所述Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的稀土中La和Ce的合计含量为20-30质量％。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于制备如上所述的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的方法，其包含如下步骤：
步骤一：按照上述配比准备镁粉、铝粉、稀土及TiB2颗粒；
步骤二：在15～25℃的温度条件下将预定质量比的所述4种粉末混合搅拌，在搅拌的同时添加适量的无水乙醇，搅拌时间为8～12分钟；
步骤三：将搅拌均匀的粉末置入1.5公斤容量的模具中，压制成坯块并烘干，压制时温度为20～30℃左右，压力为50～55KN；
步骤四：将制作完成的坯块置于真空加热炉中，并充入氩气，使加热炉处于真空状态下，将压力保持在5.0×10-3Pa以下，将加热炉升温至400-500℃，保温3.5-4.5小时；
步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述镁粉为50～100目。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述TiB2粒径为400μm～500μm。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述稀土中Ce和La的合计含量为20～30质量％。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述步骤二中的温度为20℃。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述步骤三中的温度为25℃。
根据本发明的一个实施例，所述制备所述中间合金的方法中，所述步骤二中的搅拌时间为10分钟
通过以上实施方案，本发明获得的中间合金强度、硬度、拉伸率等力学性能均比传统的镁铝合金材料相比得到明显改善，可广泛应用于需要较高力学性能要求，例如较高承载力要求的汽车零部件的制造。
附图说明
图1为制备本发明的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明通过如下步骤获得了中间合金坯料：
步骤一：在室温条件下，准备如下表1所示的质量百分比的75目的镁粉、150目的铝粉、La和Ce的含量为25％的稀土及粒径450μm的TiB2颗粒；
步骤二：在20℃左右的条件下将所述4种粉末混合搅拌，在搅拌的同时添加适量的无水乙醇，搅拌时间为10分钟左右；
步骤三：将搅拌均匀的粉末置入1.5公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在25℃左右，压力在50-55KN；
步骤四：将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体Ar，使加热炉处于真空状态下，将压力应保持在5.0×10-3Pa以下；将加热炉升温至400-500℃，保温3.5-4.5小时。
步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
本发明中所设计的镁铝中间合金锭的具体成分如下：
表1：本发明的实施例1～3的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的成分组成
另外，本发明通过如上所述的方法进一步制备了下表2所示的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其组成含量与实施例3相同，所不同的是，实施例4中采用了50目的镁粉和100目的铝粉、La和Ce的含量为20％的稀土、粒径400μm的TiB2颗粒为原料，在步骤2中在15℃的温度下进行搅拌，搅拌时间为8分钟，在步骤三中在20℃的温度下进行压制；而实施例5中则采用了100目的镁粉和200目的铝粉、La和Ce的含量为30％的稀土、粒径500μm的TiB2颗粒为原料，在步骤2中在25℃的温度下进行搅拌，搅拌时间为12分钟，在步骤三中在30℃的温度下进行压制。
表2：本发明的实施例的4～5的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的成分组成
在按照以上成分制得镁合金材料之后，对所得材料的中部取材，经德国布鲁克公司产型号为S2PUMA的XRF(X射线荧光光谱分析)检验确保其成分含量在误差范围内符合要求之后，对其采用电火花切割的方式进行取样，得到拉伸试样，并采用砂纸磨去电火花切割影响层，并进一步分别采用400目、600目、800目、1200目、2000目砂纸打磨之后进行抛光处理。之后，采用WDW-500E/600E微机控制电子万能试验机以3mm/min的拉伸速度对上述合金分别测拉伸强度与拉伸率。另外，采用维氏硬度计，以HV10/20(在10kg力下施压20秒)进行维氏硬度测量。
所得力学性能具体结果如下表3所示：
表3：所得镁合金的力学性能
由表3中分别比较例1和实施例1，比较例2和实施例2，比较例3进而实施例3可知，与不含TiB2的合金材料相比，添加了TiB2颗粒的中间合金的拉伸率、维氏硬度和强度均得到明显改善，且进一步添加稀土元素之后，强度和硬度得到进一步提高。
同时，比较实施例3和4、5可知，在本发明的范围内改变原料和加工过程的某些参数，性质基本不受影响。
综上，通过在镁铝中间合金中添加TiB2和稀土元素，拉伸强度从传统镁铝合金的200～300MPa提高至330～415MPa。
关于以上所述的仪器及操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的，可通过等价置换的方式在以上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。即，本发明的范围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的是本发明能够进行多种修正和变化。
产业上的实用性
本发明获得的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，与传统的镁铝合金材料相比，强度从200～300MPa提高至330～415MPa，硬度和拉伸率也得到明显改善，可应用于汽车零部件的生产，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其特征在于，由以下组分组成：
Mg：20-25质量％，TiB2：3-5.5质量％，稀土：0.1-0.25质量％，余量为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其特征在于，Al含量为69-77质量％。
3.根据权利要求1所述的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金，其特征在于，所述稀土中La和Ce的合计含量为20-30质量％。
4.一种用于制备如权利要求1-3中任一项所述的Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金的方法，其包含如下步骤：
步骤一：根据权利要求1-3中任一项所述的组分配比准备镁粉、铝粉、稀土及TiB2颗粒；
步骤二：在15～25℃的温度条件下将预定质量比的所述4种粉末混合搅拌，在搅拌的同时添加适量的无水乙醇，搅拌时间为8～12分钟；
步骤三：将搅拌均匀的所述粉末置入1.5公斤容量的模具中，压制成坯块并烘干，压制时温度为20～30℃，压力为50～55KN；
步骤四：将制作完成的所述坯块置于真空加热炉中，并充入氩气，使加热炉处于真空状态下，将压力保持在5.0×10-3Pa以下，将加热炉升温至400-500℃，保温3.5-4.5小时；
步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述镁粉为50～100目。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述TiB2粒径为400μm～500μm。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稀土中Ce和La的合计含量为20～30质量％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的温度为20℃。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的温度为25℃。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的搅拌时间为10分钟。
CN201510727394.5A 2015-10-30 2015-10-30 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法 Pending CN105200282A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510727394.5A CN105200282A (zh) 2015-10-30 2015-10-30 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法
PCT/CN2015/000870 WO2017070809A1 (zh) 2015-10-30 2015-12-04 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510727394.5A CN105200282A (zh) 2015-10-30 2015-10-30 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105200282A true CN105200282A (zh) 2015-12-30

Family

ID=54948234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510727394.5A Pending CN105200282A (zh) 2015-10-30 2015-10-30 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105200282A (zh)
WO (1) WO2017070809A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111155009A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 深圳市新星轻合金材料股份有限公司 镁铝钛铬合金制备方法
CN111235415A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 深圳市新星轻合金材料股份有限公司 镁铝钛钒合金制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113652658B (zh) * 2021-08-25 2023-03-31 湖南稀土金属材料研究院有限责任公司 一种La-Zr合金靶及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280378A (zh) * 2008-02-27 2008-10-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法
CN103484731A (zh) * 2013-08-12 2014-01-01 安徽环宇铝业有限公司 一种汽车轮毂用铝合金及其制备方法
CN103993191A (zh) * 2014-03-13 2014-08-20 淮北津奥铝业有限公司 一种高强高韧铝合金型材的制备方法
CN104651682A (zh) * 2014-05-26 2015-05-27 章建平 一种铸造Al-10Mg合金的性能优化工艺

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE349331B (zh) * 1970-04-28 1972-09-25 Svenska Aluminiumkompaniet Ab
CN100491561C (zh) * 2006-04-25 2009-05-27 清华大学 铝钛硼稀土细化剂及其制备方法
CN102424923B (zh) * 2011-11-29 2013-10-09 黄冈华尔铝合金有限公司 A1-Ti-B-稀土RE晶粒细化剂及其制备方法
CN103589916B (zh) * 2013-12-03 2015-05-27 河北工业大学 一种快速凝固Al-Ti-B-Sc中间合金细化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280378A (zh) * 2008-02-27 2008-10-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法
CN103484731A (zh) * 2013-08-12 2014-01-01 安徽环宇铝业有限公司 一种汽车轮毂用铝合金及其制备方法
CN103993191A (zh) * 2014-03-13 2014-08-20 淮北津奥铝业有限公司 一种高强高韧铝合金型材的制备方法
CN104651682A (zh) * 2014-05-26 2015-05-27 章建平 一种铸造Al-10Mg合金的性能优化工艺

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国冶金百科全书总编辑委员会《金属塑性加工》卷编辑委员会: "《中国冶金百科全书：金属塑性加工》", 31 December 1998 *
不详: "《铸造铝合金》", 29 February 1960 *
唐代明: "《金属材料学》", 30 June 2014 *
大连工学院: "《金属学及热处理》", 31 August 1975 *
林光磊: "探讨稀土在Al-Ti-B-Re中间合金中的作用", 《铝加工》 *
汤启良: "《中间合金的生产》", 30 November 1959 *
胡亮等: "《铬资源与先进铬合金》", 31 October 2009 *
艾小玲: "《模具材料及材料成形工艺》", 31 August 2014 *
蒋建军: "新型Al-Ti-B-稀土（RE）晶粒细化剂", 《轻合金加工技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111155009A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 深圳市新星轻合金材料股份有限公司 镁铝钛铬合金制备方法
CN111235415A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 深圳市新星轻合金材料股份有限公司 镁铝钛钒合金制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017070809A1 (zh) 2017-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102994834B (zh) 一种含Nb的耐热镁合金
CN101463440B (zh) 一种活塞用铝基复合材料及其制备方法
CN102154596A (zh) 一种锆基非晶合金及其制备方法
CN102618757B (zh) 一种耐热镁合金
CN102618760B (zh) 一种含铌的MgAlZn系耐热镁合金
CN102994835B (zh) 一种耐热镁合金
CN107675046A (zh) 一种轻质高强铝镁铜高熵合金及其制备方法
CN103146962A (zh) 汽车车身用高性能压铸铝合金及其制备方法
CN105200282A (zh) 一种新型Mg-Al-TiB2-稀土元素中间合金及其制备方法
CN109112367B (zh) 一种石墨烯增强Al-Si-Mg铸造铝合金及其制备方法
WO2016179733A1 (zh) 一种中间合金材料及其制备方法
CN103993213A (zh) 一种双特殊结构相复合增强Mg-Zn-Y合金的制备方法
CN102994843A (zh) 镁基耐磨减震合金及生产方法
CN102758108B (zh) 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法
CN101985715B (zh) 高性能铸造镁合金及其制备方法
CN103556006A (zh) 铝合金及其制造方法
CN105256190A (zh) 一种多掺杂中间合金材料及其制备方法
CN104862544A (zh) 一种能够提高抗冲击性的缸盖用铝合金材料及其制备方法
CN102912203A (zh) 晶粒细化型镁锂合金及其制备方法
CN104561717A (zh) 高性能耐热铸造镁合金及其制备方法
CN102634697A (zh) 一种铝锰中间合金及其制备方法
CN102994839B (zh) 一种耐热铸造镁合金
CN106834851B (zh) 稀土镁锆合金的制备方法
CN105063391A (zh) 一种缸盖用高硅含量铝合金材料及其制备方法
CN105506425A (zh) 一种新型镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151230