[發明專利]一種含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg－Al－Mn壓鑄鎂合金

有效

• 申請號: 200810050482.6
• 申請日: 2008-05-21
• 公開（公告）號: CN101255519A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 孟健;田政;張德平;孫偉;房大慶;邱鑫;唐定驤;魯化一;杜海
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/02
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，屬于金屬材料類領域。

背景技術

隨著汽車工業的發展，目前鎂合金的應用已由蓋類小零件擴展到大型部件和動力系統，這就對鎂合金的強度、塑性、阻尼性能提出了更高要求。以AM60為代表的Mg-Al-Mn合金由于具有鑄造工藝性能優良、塑性佳、減震性能好等優點而得到廣泛應用。然而此類合金也存在強度低、耐蝕性差的固有性能缺點，限制了其進一步擴大應用。為解決這些缺點，稀土元素被引入合金體系中，以期在保持該系合金的優良塑性前提下，提高其強度、耐蝕性能，從而擴展該系合金的應用領域。

富鈰混合稀土是目前市場應用最普遍的混合稀土之一，其主要成分為La、Ce、Pr、Nd。由于近期Pr和Nd金屬的工業應用范圍擴大、需求增加，因而從富鈰混合稀土中分離出Pr和Nd。因此從富鈰混合稀土中分離出Pr和Nd的含La、Ce的混合稀土形成了大量積壓且廉價的鑭鈰稀士亟待開發應用。鑭鈰混合稀土不能得到充分的利用，是對資源的巨大浪費和對環境的嚴重威脅，在這種情況下開發鑭鈰稀土的應用市場必要而緊迫。

利用分離高價元素后的低價格鑭鈰稀土，在AM60鎂合金的基礎上開發新型高強高韌鎂合金，使該系合金的性能得到提升，應用范圍更加廣泛。同時也為閑置的稀土資源找到了用武之地。這既提高了鎂合金產業的整體水平，又解決了鑭鈰稀土資源產需矛盾、產銷不平衡的問題，實現稀土和鎂產業的和諧發展。

發明內容

本發明目的針對目前AM60壓鑄鎂合金強度低、耐蝕性差的不足之處，提供含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。通過在AM60合金的基礎上加入一定量的鑭鈰混合稀土，在保持并提高基合金優良塑性的前提下，本發明合金改善了力學性能、耐腐蝕性能，與AM60鎂合金相比有了明顯的提高，符合當前市場需要鎂合金發展的方向。

本發明的一種含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金，其組成按質量百分比是Al為5.7％～6.3％，Mn為0.27％～0.4％，Ce為0.1％～1.5％，La為0.1％～1.5％，雜質元素Fe≤0.02％，Cu≤0.002％，Si≤0.01％，Ni≤0.001％；該合金由質量百分比為97％～90％的AM60鎂合金和質量百分比為3％～10％的鎂-鑭鈰中間合金為3％～10％制成；所述的鎂-鑭鈰中間合金是由配比為質量為80％的鎂錠與質量為20％的鑭鈰混合稀土制成；所述的鑭鈰混合稀土為從富鈰混合稀土中分離出Pr和Nd后的鑭鈰混合稀土，其成分按質量百分比是Ce為20％～80％，La為80％～20％，其他稀土元素為≤1％。

在制備方法上，本發明之合金不同于傳統鎂合金之處在于：先制成鎂-鑭鈰中間合金，再在熔煉的過程中加入鎂-鑭鈰中間合金。此工藝過程中稀土損耗少，易于調控成分，熔煉時間縮短，從而提升了合金品質，降低制造成本。

本發明的一種含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金的制備方法如下：

(1)按鎂錠的質量為80％、鑭鈰混合稀土的質量為20％的配比配料，把鎂錠和鑭鈰混合稀土放入鑄鐵或石墨坩堝中加熱熔化并升溫至780℃，攪拌均勻后澆鑄成鎂-鑭鈰中間合金；熔煉過程中通入SF₆∶CO₂體積比為1∶200的保護氣體，所述的鑭鈰混合稀土為從富鈰混合稀土中分離出Pr和Nd后的鑭鈰混合稀土，其成分按質量百分比是Ce為20％～80％，La為80％～20％，其他稀土元素為≤1％；

(2)按質量百分比為97％～90％的AM60鎂合金和質量百分比為3％～10％的鎂-鑭鈰中間合金的配比配料，把AM60鎂合金為基合金，將其預熱到200℃后放入鑄鐵坩鍋，該坩堝加熱到300℃，通入SF₆∶CO₂體積比為1∶200的保護氣體，待鎂合金完全熔化且熔體溫度達到720℃時加入鎂-鑭鈰中間合金，鎂-鑭鈰中間合金預熱到200℃；當溫度升至740℃，鎂-鑭鈰中間合金完全熔化時通氬氣攪拌精煉10分鐘；然后靜置30分鐘，當熔體溫度下降到700℃時，在冷室壓鑄機上進行壓鑄，得到含鑭鈰混合稀土的高強高韌Mg-Al-Mn壓鑄鎂合金。

本發明的有益效果：(1)Mg-Al-Mn合金的強度性能得到明顯提高：其抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到：220-240MPa、103-110MPa、8-11％。在相同工藝條件下，比AM60鎂合金的上述機械性能指標(205MPa、90MPa、7％)有了明顯提高。