[發明專利]高錳含量的鎂－錳中間合金及制備方法

無效

• 申請號: 200810069842.7
• 申請日: 2008-06-18
• 公開（公告）號: CN101289721A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 高家誠;李銳;王勇;范科
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/04
• 代理公司: 重慶志合專利事務所
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及一種金屬材料的制備方法，特別涉及一種高含錳量的鎂-錳中間合金及制備方法。

背景技術

鎂合金是實際應用中最輕的結構材料，其密度只有鋁的2/3，鋼的1/5。其比強度、比剛度均能達到或優于鋼和鋁合金。鎂合金還具有良好的導熱性、電磁屏蔽性、抗振動性等特點；鎂合金對環境無毒無污染，回收利用的成本低；而且鎂在地球上儲量極其豐富，約占地殼質量的2.7％，海水中鎂的質量含量達到0.13％。因此鎂合金被視為未來替代傳統金屬材料的新材料，而越來越受到世界各國的重視。我國是世界上鎂資源最豐富的國家，也是鎂以及鎂合金最大的生產國和出口國，鎂合金的開發研究對我國有著特殊的重要意義。目前常見的鎂合金主要為Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系、Mg-Ca系、Mg-Si系、Mg-RE系等。

鎂錳系合金屬于變形鎂合金，有優良的抗蝕性和焊接性，特別是耐海水腐蝕速度大大降低，已廣泛地應用于飛機蒙皮、壁板及內部零件、模鍛復雜構件、油路系統抗蝕管材等。目前按美國ASTM標準生產的M1A牌號變形鎂合金含錳1.2％，中國YB標準生產的MB1和MB8牌號變形鎂合金含錳分別為1.3～2.5％和1.5～2.5％。由于含錳的鎂合金具有良好的沖壓、擠壓和軋制工藝性能，且應力腐蝕傾向小，變形后有較高的力學性能(抗拉強度250MPa，延伸率18％)和高溫性能(250℃下抗拉強度120MPa)，故倍受人們喜愛。

在鎂合金的冶煉過程中，常需要加入鎂-錳中間合金，用于向合金中添加錳元素，改變鎂合金的含錳量。目前工業應用的鎂-錳中間合金制備方法是：在加熱的石墨坩堝中加少量熔劑，然后裝入鎂錠和粉狀熔劑；將預先捶碎的錳分數批加入熔融并過熱到880～950℃的鎂中，每次加入都需要攪拌金屬熔體，最后在不低于750℃的溫度下將合金澆入錠模凝固。該方法的缺點是：(1)工作溫度高達900℃，鎂極易燃燒甚至爆炸；(2)錳在鎂中溶解度低，652℃包晶溫度下，錳的溶解度僅為3.4％，且隨著溫度下降，錳在鎂中溶解度急劇減小，難以制備高含錳量的鎂錳中間合金。由于，目前市場上迫切地需要開發用于高強變形鎂合金以及耐蝕鎂合金的高含錳量的鎂-錳中間合金，因此，研究鎂-錳中間合金制備工藝技術及其對最終合金組織、性能的影響規律日顯重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種高含錳量的鎂-錳中間合金及制備方法。采用本發明制備的鎂-錳中間合金，可以用于普通鎂合金的制造，也可用于具有高耐蝕性、高焊接性的新型鎂合金的制造。本發明合金的成分調整方法容易，有生產工藝簡單，成本低的優點。

本發明的技術方案是：

高含錳量的鎂-錳中間合金，其特征在于該鎂合金由錳、鎂組成，其各組分質量百分含量為

錳：8～12％；其余為鎂。

其中，錳以金屬粉末的方式加入鎂中，金屬粉末中錳含量為99％；按照高含錳量的鎂-錳中間合金配比要求調整錳粉的加入量。

錳含量為99％的金屬錳粉，鎂含量為99％的純鎂均采用市售的常規產品。

制備高含錳量的鎂-錳中間合金的方法，有以下步驟：

A.取金屬錳粉分別通過100目和220目的篩網進行篩選，留取粒徑在100～220目的金屬錳粉，做下一步采用的金屬錳粉。

B.按照權利要求1所述的質量百分比取純鎂和步驟A所得的金屬錳粉，混合，放入石墨坩堝內，用氬氣做保護氣氛，溫度為700～800℃，在電磁感應爐內熔化、攪拌。并在有氬氣保護的情況下常溫澆注于銅模中，得到高含錳量的鎂-錳中間合金鑄坯。

本發明將錳粉進行篩選，取粒徑在100～220目錳粉顆粒，在電磁攪拌下，使錳粉顆粒均勻分散于液態鎂中。經快速凝固后，錳粉顆粒來不及沉降偏析便已經固結在金屬鎂錠中，保證了合金成分的均勻性。

本發明的有益效果是：

1.突破了現有鎂-錳中間合金內錳含量不超過3.4％的極限，錳含量達到8％～12％或更高。中間合金的成分調整方法簡單，僅需改變投入的金屬錳粉質量即可。

2.用本發明中的鎂-錳中間合金熔煉普通鎂合金時，中間合金的使用量只有從前的1/3-1/4，提高了中間合金的使用效率。為熔煉錳含量超過5％的新型耐腐蝕、焊接性能優良的鎂合金，提供了能保證所述性能的中間合金。

3.使用本發明熔煉鎂-錳中間合金，工作溫度比傳統方法低100℃以上，工序更少，時間更短，節省了能源與人工，具有明顯的成本優勢。

4.本發明還為我國錳礦資源的深度開發利用找到一條新的出路。