[發明專利]一種Mg-Zn-Zr-Nd鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200810236147.5
• 申請日: 2008-11-17
• 公開（公告）號: CN101407880A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 蘆笙;陳留橋;陳靜
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，涉及一種鎂合金，更具體地說，是涉及一種耐腐蝕高強度Mg-Zn-Zr-Nd鎂合金，還涉及該種Mg-Zn-Zr-Nd鎂合金的制備方法。

背景技術

鎂合金具有比強度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，易回收等一系列優點，在汽車、電子、電器、交通、航天、航空和國防軍事工業領域具有及其重要的應用價值和廣闊的應用前景。鎂合金一般具有較好的鑄造性能，目前的鎂合金產品以鑄件，特別是壓鑄件居多。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金具有更高的強度、更好的塑性和更多樣化的規格。因此，未來鎂合金的主要發展之一，就是致力于開發應用于高強、高韌、耐腐蝕并具有優良成型性能的變形鎂合金。

Mg-Zn-Zr系合金是目前應用最多的變形鎂合金之一，ZK60合金是Mg-Zn-Zr系合金的典型代表。鎂的標準電極電位很低，在常用介質中的電位也都很低，是常用金屬中活潑性最高者，在空氣中容易氧化，表面氧化膜一般疏松多孔，耐蝕能力低，長期以來阻礙了其大規模工業化應用，使鎂合金的優良性能得不到充分發揮。ZK60合金具有相當高的強度，良好的塑性，但耐蝕性還不夠高，制約了其在腐蝕環境中的應用。

由于鎂的化學性質活潑，與氧有非常大的化學親和力，可直接生成穩定的氧化物MgO。一般金屬熔化時的氧化行為受氧化膜的性質支配，按Pilling?Bedworth提出的氧化膜致密度α-Mg＝0.81＜1，因此Mg-Zn二元合金表面形成的氧化物膜一般都稀疏多孔，無保護作用。而稀土元素的α值稍大于1，且能形成較致密的氧化膜，具有較強的保護作用。有研究表明，在Mg-Zn系合金中加入稀土會產生高稀土含量的Mg-Zn-RE三元相。稀土相可以顯著改善合金的熱裂、顯微疏松傾向，并細化晶粒改善合金力學和耐蝕性能。

目前，尚無關于稀土Nd對Mg-Zn-Zr系鎂合金腐蝕性能的研究和應用報道。因此，若能通過添加微量稀土元素Nd，并調整Zn、Zr元素含量，獲得具有優良耐腐蝕性能的高強度Mg-Zn-Zr合金，對推進Mg-Zn-Zr合金的生產、擴大合金的應用范圍具有重要意義。

發明內容

技術問題：世界各國對Mg-Zn-Zr系及ZK60鎂合金的研究主要集中在塑性、超塑性和復合材料等方面，對其腐蝕性能差的問題尚無有效解決方案。鎂是所有工業合金中化學活潑性最高的金屬，標準電極電位低；同時由于鎂的化學性質活潑，與氧有非常大的化學親和力，可直接生成穩定的氧化物MgO，MgO膜疏松多孔，其PBR值為0.81(＜1)。同樣，Mg-Zn二元合金表面形成的氧化物膜稀疏多孔，無保護作用。鑄態ZK60合金由α-Mg固溶體和晶界的MgZn相和MgZn₂相組成，第二相偏析嚴重且在晶界不連續分布，所以耐蝕性較差。本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的缺陷和問題，解決Mg-Zn-Zr系鎂合金耐腐蝕性差的問題，提供一種Mg-Zn-Zr-Nd鎂合金。

技術方案：為了實現上述目的，本發明解決其技術問題的一個技術方案是：通過調整原Mg-Zn-Zr系鎂合金ZK60的成分并添加微量稀土元素Nd，Zn和Zr含量，以改善合金的耐腐蝕性能，并保持較高的力學性能。

一種Mg-Zn-Zr-Nd鎂合金，按質量百分比由如下組分組成，Zn為4.0％～6.0％，Zr為0.2％～0.8％，Nd為0.3-1.5wt％，余量為Mg，總質量100％。

上述的Zn純度為99.95％；

上述的Zr純度為99.9％；

上述的Nd純度為99.5％；

上述的Mg純度為99.95％。

本發明解決其技術問題的另一個技術方案是：一種Mg-Zn-Zr-Nd耐腐蝕高強度鎂合金的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)按質量百分比分別稱取組分：Zn?4.0％～6.0％，Zr?0.2％～0.8％，Nd0.3-1.5wt％，余量為Mg，總質量100％；

(2)配制保護熔劑：將55％KCl、15％BaCl₂、28％CaCl₂、2％CaF₂進行混合配制成保護熔劑；