[發(fā)明專利]一種耐熱Mg-Sr-Y合金的制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110219929.X
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102329972A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡明;于海成;田麗華;李俊剛
• 申請（專利權(quán)）人: 佳木斯大學(xué)
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C23/00;C22C23/06
• 代理公司: 北京神州華茂知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11358
• 代理人: 吳照幸

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明具體涉及一種耐熱Mg-Sr-Y合金的制備工藝。

背景技術(shù)：

鎂合金是目前工業(yè)上可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強度、比剛度高等優(yōu)點，已經(jīng)被應(yīng)用于汽車工業(yè)。同時因其具有上述特點及阻尼減振降噪能力強、液態(tài)成型性能優(yōu)越和易于回收利用等優(yōu)點，被譽為21世紀(jì)“綠色結(jié)構(gòu)材料”。然而，與鋁合金相比，鎂合金在汽車結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用仍然有限，制約其應(yīng)用的一個重要因素就是汽車零部件制造中常用商業(yè)鎂合金(如AZ91D、AM50A、和AM60B等)的耐熱性能差，在當(dāng)零部件溫度高于125℃時，鎂合金的抗蠕變性能會急劇下降，難以滿足汽車自動變速箱、汽缸體及汽缸頭等工作溫度較高(分別為175℃、200℃、300℃以上)的零部件使用效能要求。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服現(xiàn)有耐熱鎂合金耐熱性價比較高的缺點，本專利提供了一種簡單、廉價、易行且性能夠滿足要求的眾多工況條件下鎂合金使用的工藝方法。

以工業(yè)純鎂錠、碳酸鍶等為原材料，加入微量的稀土Y，利用“熔-浸”熱還原法熔煉出符合試驗要求的耐熱Mg-Sr-Y合金。“熔-浸”熱還原法是指在標(biāo)壓下將SrO或SrCO₃粉體與作為還原劑和浸取液的金屬Mg熔體在高溫下發(fā)生還原反應(yīng)。在500℃～3000℃下進行SrCO_3(s)＝SrO(s)+CO₂(g)；Mg_(l)+SrO_(s)＝MgO_(s)+[Sr]，反應(yīng)生成的MgO_(s)作為熔渣而被撈出，而后按照一定比例在700～800℃加入金屬Mg-Y中間合金，最終熔煉出符合試驗要求的耐熱Mg-Sr-Y合金。

在Mg-Sr系合金的基礎(chǔ)上通過添加稀土Y形成鎂釔第二相來改變鎂合金組織結(jié)構(gòu)，進而改善其耐熱性能。

近年來研究開發(fā)的鎂合金中，Mg-RE系合金具有優(yōu)良的耐熱、耐蝕性及較高的力學(xué)性能等優(yōu)勢，迄今為止，Mg-RE系合金優(yōu)異的耐高溫性能在耐熱鎂合金中仍位居前列。

金屬鍶(Sr)是一種能有效提高鎂合金高溫性能合金元素。這是由于堿土元素Sr加入鎂合金會在基體中形成熔點很高的中間相，在高溫下這些相難以分解，能夠有效地阻止晶界運動，使合金的高溫力學(xué)性能特別是抗蠕變性能得到顯著改善。

稀土釔(Y)具有很高的化學(xué)活性，是一種很好的表面活性劑，釔的加入可降低Mg的表面張力和界面張力，改善熔體的潤濕性，同時對Mg液還可以起到凈化和細(xì)化的作用。

本發(fā)明的有益效果是，稀土Y的加入及其形成的高熔點相Mg₂₄Y₅，從而實現(xiàn)了良好耐熱性能Mg-Sr-Y合金的研制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明流程示意圖。

具體實施方式：

結(jié)合附圖對本發(fā)明的制備工藝做一下具體描述：

首先，利用燒結(jié)技術(shù)將購置的SrCO₃粉體制備成SrO，工藝為1250℃保溫3h，反應(yīng)機理為：SrCO_3(s)＝SrO_(s)+CO_2(g)，最終Sr的含量為5％(質(zhì)量比，下同)。為防止熔體氧化燃燒，本實驗中采用六氟化硫(SF₆)氣體保護。其次，打開井式爐爐電源，把坩堝放入熔煉爐加熱，將預(yù)熱好的鎂塊和氧化鍶粉體放入坩鍋中升溫熔化，等鎂塊開始熔化時開通保護氣。而后，待鎂塊全部熔化后，進行攪拌，扒渣后靜置以使熔體均勻化，而后升溫到810℃精煉30min，降溫到740～760℃左右，加入1％的稀土Y，同時，攪拌金屬熔體后扒渣，保溫靜置30min。最后，將合金液降溫至720℃，扒渣后進行澆鑄，澆鑄時保持液流平穩(wěn)，不可中斷，澆口保持充滿狀態(tài)。澆注過程中，應(yīng)不斷的向熔體吹保護氣體同時對模具進行預(yù)熱，溫度緩慢升高到200℃。預(yù)熱好后，在氣體的保護下澆鑄金屬型鑄模，根據(jù)需要分別澆鑄成直徑為80mm和20mm的Mg-Sr-Y合金樣品。