[發(fā)明專利]一種鎂合金用含氮細(xì)化劑及其制備方法和使用方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810049548.X
• 申請(qǐng)日: 2008-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN101250629A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙紅亮;關(guān)紹康;翁康榮;周占霞;劉旭東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C23/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所
• 代理人: 秦舜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于細(xì)化鎂合金的鎂合金用細(xì)化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，鎂合金在通訊、電子和汽車行業(yè)中應(yīng)用發(fā)展迅速，但鎂合金密排六方的晶體結(jié)構(gòu)決定了它的塑性變形能力較差，提高鎂合金的力學(xué)性能和加工性能顯得極為重要。實(shí)踐證明，細(xì)小等軸的晶粒組織能改善鎂合金的塑性變形能力，擁有更高的強(qiáng)度。

迄今為止，鎂合金的晶粒細(xì)化方法已經(jīng)有很多種，例如：過熱法、Elfinal方法(即加入FeCl₃)、碳變質(zhì)法、熔體攪拌法、添加微粒如Al₄C₃、SiC、TiC和溶質(zhì)原子如Sr、B、Ce、Nd、Y、La、C等。而在這些方法中，存在處理溫度高、持效時(shí)間短、工藝不便、降低鎂合金耐腐蝕性能等問題。而在碳變質(zhì)法中，在變質(zhì)過程中會(huì)放出大量的氯氣，對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生很大的危害，而且這種方法的衰退期比較短，一般在30分鐘左右。

在鎂基增強(qiáng)復(fù)合材料中，原位反應(yīng)方法用于合成Mg₂Si/Mg、TiC/Mg、MgO/Mg等復(fù)合材料，而本發(fā)明利用Mg₃N₂和Al的原位反應(yīng)：Mg₃N₂+2Al→2AlN+3Mg，在鎂鋁合金中生成細(xì)小的AlN，作為細(xì)化鎂合金的核心，在行業(yè)內(nèi)尚未見報(bào)道，具有一定的創(chuàng)新性。

合金的自腐蝕電位越高，熱力學(xué)穩(wěn)定性就越高，耐腐蝕性能越好。通過在3.5wt％NaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)研究證明，加入該鎂合金細(xì)化劑后，自腐蝕電位略有提高，從而提高了合金的耐腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種能對(duì)鎂合金進(jìn)行高效細(xì)化、提高鎂合金耐腐蝕性能，并且使用方便的鎂合金用細(xì)化劑及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

采用原位反應(yīng)方法生成含氮化鋁的鎂合金細(xì)化劑，具體方法如下：

采用真空電磁感應(yīng)爐做為熔煉設(shè)備，首先抽真空(真空度為5Pa)，然后回充氬氣防止鎂合金揮發(fā)。將純鎂和純鋁(＞99.9％)按7～9∶1～3的質(zhì)量比置于鋼制坩堝中，升溫至750～850℃，待二者完全熔化后，用電磁感應(yīng)爐的加料裝置加入用鋁箔包裹的Mg₃N₂粉末，加入量為鋁鎂熔體質(zhì)量的3％～4％，氮化鎂粉體的顆粒度為20～30μm，純度為99％，保溫30～60分鐘，澆注成中間合金錠，即得到含氮鎂合金細(xì)化劑。

使用上述方法制備的含氮鎂合金用細(xì)化劑，其各組份的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：鎂70～90％，鋁9～29％，氮化鋁1～2％。

使用時(shí)，按照0.5～1.5％的比例向鎂合金熔體加入含氮鎂合金細(xì)化劑，添加時(shí)鎂合金熔體溫度為700～750℃，保溫20～30分鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.由于用本方法所得細(xì)化劑為棒狀產(chǎn)品，其組織內(nèi)部含有大量細(xì)小的氮化鋁，加入鎂合金熔體后，氮化鋁起到鎂晶粒異質(zhì)晶核的作用，從而細(xì)化鎂合金的晶粒，達(dá)到高效細(xì)化，提高鎂合金強(qiáng)韌性的目的。工業(yè)用AZ31鎂合金在添加該細(xì)化劑后，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均得到提高。

2.工藝簡(jiǎn)單，添加量和細(xì)化效果易于控制。

3.使用該細(xì)化劑制備的鎂合金提高了耐腐蝕性能。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不局限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例1

細(xì)化劑的制備：

將電磁感應(yīng)爐抽真空，回充氬氣，將900g純鎂、100g純鋁(＞99.9％)放入真空電磁感應(yīng)爐加熱到750℃，待完全熔化后，通過加料盒加入用鋁箔包裹的30g氮化鎂粉體(氮化鎂粉體的顆粒度為30μm)，利用感應(yīng)爐的電磁感應(yīng)效應(yīng)攪拌熔體，保溫30分鐘，澆注出中間合金錠，即得到含氮化鋁的鎂合金細(xì)化劑。所制得的細(xì)化劑的化學(xué)成份為：鎂90％，鋁9％，氮化鋁1％。

細(xì)化工藝：

在CO₂+SF₆氣體保護(hù)電阻坩堝爐中加入工業(yè)用AZ31鎂合金錠2000g，待合金熔化后，加入0.5％的鎂合金細(xì)化劑，熔化后充分?jǐn)嚢韬辖鹑垠w，在700℃保溫靜置20分鐘后，澆注入金屬型中。試樣機(jī)械加工為標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試樣。晶粒尺寸、拉伸性能和自腐蝕電位結(jié)果如下：

??????????????晶粒尺寸??抗拉強(qiáng)度??屈服強(qiáng)度??伸長(zhǎng)率???自腐蝕電位