[發(fā)明專利]稀土鋯合金與稀土鎂鋯合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310072393.2
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103276267A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志宏;陳國華;王小青;楊正華;于兵;李坤;李麟;胡文鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 包頭稀土研究院
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00;C25C3/36
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料及其制備方法，具體地，涉及稀土鋯合金與稀土鎂鋯合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鋯合金在高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學(xué)性能、較低的原子熱中子吸收截面，對核燃料有良好的相容性，對多種酸、堿和鹽有優(yōu)良的抗蝕性，此外，它還具有良好的焊接性能和塑性，因此，鋯合金被廣泛地應(yīng)用于航天、航空、原子能、電子、冶金、化工、能源、輕工、機(jī)械和醫(yī)療等行業(yè)。

鎂合金作為當(dāng)前熱度及應(yīng)用潛力巨大的輕合金材料，在具備密度低、優(yōu)異的減震性、綠色可回收利用等特性的同時也存在耐熱性差、抗蠕變性能差等缺陷。因此利用稀土元素對鎂合金進(jìn)行性能強(qiáng)化，同時結(jié)合鋯元素的細(xì)化晶粒能力，可以對鎂合金的缺陷進(jìn)行完善。鋯能夠顯著改善鎂合金的各種性能。鋯是鎂合金中最有效的晶粒細(xì)化劑，在鎂合金中加入鋯元素能夠細(xì)化晶粒，減小熱裂傾向，提高鎂合金的強(qiáng)度、塑性和抗蠕變性，并且還能改善鎂合金的耐腐蝕性。

在傳統(tǒng)工藝中，稀土鎂合金中鋯元素含量極難高于0.8wt.％，鋯元素的加入較為困難，稀土鋯合金、稀土鎂鋯合金等的熔煉難度較大、熔煉條件苛刻，整個過程冗長，并且成本偏高但生產(chǎn)效率低下，這些都成為影響合金相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，研發(fā)一種高效率、低成本的稀土(鎂)鋯合金制備工藝對(鎂)鋯合金的發(fā)展具有極為重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鋯含量較高的稀土鋯合金和稀土鎂鋯合金，及其制備方法。

一方面，本發(fā)明提供了一種稀土鋯合金，其特征在于，按重量百分比計，由以下組分組成：3-15wt.％鋯，余量為稀土元素和不可避免的雜質(zhì)。

其中，所述稀土元素是鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥中的一種或多種，優(yōu)選地，所述稀土元素是釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、釓、鏑中的一種或多種。

另一方面，本發(fā)明提供了一種稀土鎂鋯合金，其特征在于，按重量百分比計，由以下組分組成：3-15wt.％鋯，0.01-50wt.％鎂，余量為稀土元素和不可避免的雜質(zhì)。

其中，所述稀土元素是鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥中的一種或多種，優(yōu)選地，所述稀土元素是釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、釓、鏑中的一種或多種。

又一方面，本發(fā)明提供了所述稀土鋯合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)以稀土氧化物和氧化鋯為原料，對應(yīng)的電解質(zhì)為稀土氟化物和氟化鋰的二元或多元體系，所述原料與電解質(zhì)各自烘干、真空脫水后進(jìn)行混合，配制成氧化物與氟化物質(zhì)量比為5-90的電解原料，優(yōu)選地，將氧化物與氟化物配成質(zhì)量比為10-15的電解原料；

(2)將步驟(1)配制成的反應(yīng)物料加入熔鹽電解槽內(nèi)進(jìn)行電解還原反應(yīng)，電解槽電壓為6-48V，優(yōu)選為6-8V，反應(yīng)溫度為900-1100℃；

(3)在熔鹽電解槽中，稀土陽離子和鋯離子同時發(fā)生放電、合金化，反應(yīng)生成的金屬聚集于電解槽接收器內(nèi)，取出澆鑄即可獲得所述稀土鋯合金。

又一方面，本發(fā)明提供了所述稀土鎂鋯合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)以稀土氧化物、氧化鎂、氧化鋯為原料，對應(yīng)的電解質(zhì)為稀土氟化物和氟化鋰的二元或多元體系，所述原料與電解質(zhì)各自烘干、真空脫水后進(jìn)行混合，配制成氧化物與氟化物質(zhì)量比為5-90的電解原料，優(yōu)選地，將氧化物與氟化物配成質(zhì)量比為10-15的電解原料；

(2)將步驟(1)配制成的反應(yīng)物料加入熔鹽電解槽內(nèi)進(jìn)行電解還原反應(yīng)，電解槽電壓為6-48V，優(yōu)選為6-8V，反應(yīng)溫度為900-1100℃；

(3)在熔鹽電解槽中，稀土陽離子、鎂離子、鋯離子同時發(fā)生放電、合金化，反應(yīng)生成的金屬聚集于電解槽接收器內(nèi)，取出澆鑄即可獲得所述稀土鎂鋯合金。

本發(fā)明的稀土鋯合金和稀土鎂鋯合金的品質(zhì)高，鋯含量較高，達(dá)到3％-15％，元素分布均勻，能夠滿足目前市場的需要。此外，采用本發(fā)明的稀土鎂鋯中間合金可制備出耐腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度高、塑性和抗蠕變性優(yōu)異的稀土鎂鋯應(yīng)用合金。本發(fā)明的制備方法的工藝流程短，減少了生產(chǎn)流程中存在的問題，并極大地降低了生產(chǎn)成本。

具體實施方式

本發(fā)明的稀土鋯合金的制備方法與稀土鎂鋯合金的制備方法的區(qū)別僅在于原料的組成不同。

本發(fā)明的工藝方法除下述內(nèi)容外，其余均采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法或裝置。

(1)電解原料的制備：以稀土氧化物和氧化鋯為原料，加入電解質(zhì)，所述原料與電解質(zhì)各自烘干、真空脫水后進(jìn)行混合，配制成氧化物與氟化物質(zhì)量比為5-90的電解原料。