[發(fā)明專利]含富鈰混合稀土和釓的高強度耐熱鎂合金及其制備加工方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010580905.2
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102485929A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張奎;李興剛;李永軍;馬志新;馬鳴龍;張緒虎;郝文龍;杜志惠
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含富鈰混合稀土和釓的高強度耐熱鎂合金及其制備加工方法，所謂富鈰混合稀土金屬就是主要包含有Ce、La、Nd、Pr的稀土金屬混合物，其中Ce大約為50wt％、La大約為30wt％、Nd大約為15wt％、Pr大約為5wt％。屬于工業(yè)用鎂合金的范疇。

背景技術(shù)

目前，隨著節(jié)能環(huán)保和汽車性能提升要求的不斷提高，鎂合金因為密度小、比強度比剛度高、鑄造性能好，尤其是易于壓鑄成型，除此還具有優(yōu)良的減振性能和易于回收等優(yōu)點，在汽車工業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。隨著鎂合金在汽車上應(yīng)用的不斷拓展，如從原先的變速箱殼體、儀表盤、車門等一般零部件向發(fā)動機支架、活塞、輪轂等重要位置的結(jié)構(gòu)件和功能件發(fā)展，人們也在開發(fā)滿足各種不同要求的鎂合金，如高強高韌耐熱鎂合金、高溫抗蠕變耐蝕鎂合金等。

傳統(tǒng)的鎂合金如AZ91D、AM60B、AS41、AE42等獲得了廣泛的應(yīng)用，依然是目前應(yīng)用量最大的幾種鎂合金。但是這些合金都具有某些缺點，例如在250℃以上溫度的強度非常低(≤100MPa)，抗蠕變性能低(AZ91D、AM60B)，而且其切削很容易燃燒，機械加工時的安全性差。制約著鎂合金在發(fā)動機等重要部件上的應(yīng)用。

另一方面，我國稀土礦以輕稀土組分為主，其中鈰、鑭、釔等組分約占60％以上。隨著我國稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光粉、稀土在冶金工業(yè)中等應(yīng)用領(lǐng)域逐年擴大，國內(nèi)市場對除釓以外的中重稀土的需求量也快速增加，由于稀土資源的不可再生性，加上近些年對稀土礦產(chǎn)資源的破壞性開采，使得國家對現(xiàn)有稀土資源的管理和開發(fā)越加嚴(yán)格，導(dǎo)致純稀土元素的價格逐年上升，這些都間接造成以純稀土元素(Y、Nd等)為主要合金化元素的鎂合金的制備成本不斷提高。

申請人在2005年12月13日提出“一種高韌性的耐熱鎂合金及其熔煉方法”(專利號為200510130470.0)，提出鎂合金中含有8～16wt％Y。

申請人在2006年8月25日提出“高強度的耐熱鎂合金及其熔煉方法”(專利號為200610112627.1)，提出鎂合金中含有7～16wt％Y；2～4.5wtNd。

申請人在2006年8月25日提出“一種高強度的耐熱鎂合金及其熔煉方法”(專利號為200610112622.9)，提出鎂合金中含有4.5～10wt％Y，0～8wt％Gd，0～5wt％Dy，0～5wt％Tb，0～5wt％Ho，0～5wt％Er，0～5wt％Tm，2～4.5wt％Nd，0～3.5wt％Sm。

申請人在2007年7月4日提出“抗蠕變鎂合金及其制備方法”(專利號為200710118287.8)，提出鎂合金中含有1.5～10wt％Y，0.15～2.0wt％Zr，0.3～2.0wt％Nd，2.5～8wt％Gd，及Sm、Dy、Tb、Ho、Er、Tm和Eu中一種或幾種，其中，0～1.5wt％Sm，0～5wt％Dy，0～5wt％Tb，0～5wt％Ho，0～5wt％Er，0～5wt％Tm，0～5wt％Eu。

在提出上述的鎂合金的同時，又提出含有合金化元素(主要是稀土金屬)的鎂合金的制備方法，該制備方法是：先將純鎂錠，和合金化元素(主要是稀土金屬)和/或合金化元素和鎂的中間合金分別預(yù)熱；在保護(hù)氣體的保護(hù)下先熔化占熔化爐重量1/2～1/20的預(yù)熱純鎂錠，再分批將其余的預(yù)熱純鎂錠熔化；將預(yù)熱后的合金化元素(主要是稀土金屬)和/或合金化元素和鎂的中間合金連同盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，在鎂熔液中溶解和擴散；最后，將鎂合金熔液澆注成鑄錠或鑄件；或者將鎂合金熔液進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)鑄造，然后采用軋制、擠壓、拉拔或鍛造工藝變形加工成板材、管材、型材、棒材、線材或各種鍛件；或者將鎂合金熔液擠壓鑄造或壓鑄成鑄件；或者采用低壓鑄造工藝將鎂合金鑄造成鑄件。

雖然含有稀土金屬或其它的合金化元素的鎂合金具有高韌性、耐熱性和抗蠕變性，但是，由于純稀土元素的價格逐年上升，導(dǎo)致含有稀土金屬的鎂合金制備成本不斷提高。另一方面，在我國稀土的開采和應(yīng)用時，會有大量的富鈰混合稀土產(chǎn)生，而富鈰混合稀土由于伴生元素多，冶煉提純困難，其應(yīng)用受到限制，造成了高豐度的鈰、鑭、釔等輕稀土的大量積壓，導(dǎo)致我國稀土資源的開采和應(yīng)用之間存在著嚴(yán)重的不平衡。富鈰混合稀土中含有的Ce、La、Pr等合金元素在金屬鎂中的固溶度都較低，均勻化過程中很難獲得較大的過飽和度，固溶強化和時效析出強化的作用較小，一般不將Ce、La、Pr等稀土元素作為鎂合金的主要合金化元素。

發(fā)明內(nèi)容