[發明專利]一種稀土鎂合金制品的制備方法

有效

• 申請號: 201310137538.2
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103215465A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 包立峰;眭懷明;賀從波;徐永峰
• 申請（專利權）人: 揚州峰明金屬制品有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/06;B22D21/04;B22D13/00;C25C3/36;C23F17/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任利國

技術領域

本發明涉及一種稀土鎂合金制品的制備方法，屬于稀土鎂合金技術領域。

背景技術

航空或航天等領域中，高性能鎂合金制品有著十分重要的地位和廣闊的應用前景，為了使鎂合金具有高強度、耐高溫、耐腐蝕性和抗氧化燃燒性等性能，稀土元素應用于鎂合金的研究重新受到重視，稀土鎂合金可以克服傳統鎂合金材料存在的缺點，滿足現代工業實現輕量化、節能、環保、安全、舒適、可持續發展等對材料所提出的要求。稀土作為主要的合金元素或微合金化元素在鎂合金研究領域發揮著越來越重要的作用。稀土鎂合金是目前工程應用中最輕的金屬結構材料，稀土鎂合金具有高的比剛度和比強度，良好的阻尼性和減震性，優良的電磁屏蔽，抗電磁干擾性能，易于加工成形，被譽為“21世紀綠色工程材料”。

1.現有稀土鎂合金制品的制備工藝存在的主要問題

稀土鎂合金制品的制備主要包括稀土鎂中間合金制備、稀土鎂合金制備、稀土鎂合金熔煉、澆注成形、熱處理等工藝。

在制備稀土鎂合金時，由于稀土元素與金屬鎂的熔點、密度等物性參數相差較大，直接熔煉配制合金，容易造成稀土元素分布不均勻，影響稀土鎂合金的性能，因而需要先采用合適的方法先制備出稀土鎂中間合金，然后才能配制成稀土元素均勻分布的稀土鎂合金，才能提高稀土鎂合金的各方面性能。

稀土鎂中間合金，特別是中重型稀土鎂中間合金是制備稀土鎂合金的重要材料。通過在鎂合金中添加稀土鎂中間合金，可以提高鎂合金強度、延伸率、耐熱、耐蝕性能和高溫抗蠕變性能。現有技術中制備稀土鎂中間合金主要有以下三種方法：(1)?對摻法：對摻法難以避免合金成分偏析，因為鎂和多數稀土金屬在比重和熔點上相差懸殊，稀土不能很好地分散到鎂中；(2)?鎂熱還原法：鎂熱還原法間歇式生產成本高；(3)?上浮液態陰極電解法：上浮液態陰極電解法產品分散于電解槽上中下各部分，不好收集。不論哪種方法都必須采用金屬鎂，有的還要先制稀土金屬。

現有稀土鎂合金制品的制備工藝存在以下不足之處：(1)稀土金屬的制備是采用稀土氧化物或者稀土鹽為原料，采用熔融電解方法或者熱還原法制得，由于稀土金屬反應活性很高，兩種方法制備稀土金屬的技術要求高、操作條件苛刻、稀土金屬的制備成本昂貴。(2)因為稀土元素金屬與鎂的物理性質特別是熔點和密度的差別大，采用傳統的合金熔融澆鑄技術，由于稀土金屬熔點較高、密度較小、性質活潑，在加入過程中存在稀土元素易氧化以及加入后稀土鎂合金成份不均勻等問題，給實際操作造成極大困難。(3)?制備效率低、安全可靠性差。

2.現有稀土鎂合金制備過程中所用熔煉劑存在的主要問題

為了制備得到滿足要求的稀土鎂合金，必須進行稀土鎂合金的制備和熔煉。但是鎂合金比較活潑，當鎂合金在大氣中熔煉時,?為了防止鎂液表面的氧化、燃燒,?常使用熔煉劑進行保護。因此，熔煉劑保護作為一種傳統的鎂合金熔煉方式在現代工業中仍然有著廣泛的應用，熔煉劑在熔煉過程中除了起到隔絕空氣防止鎂合金液的氧化燃燒之外，也作為精煉劑來使用，以除去由于氧化而生成的非金屬夾雜物來凈化合金熔體，提高鎂合金產品性能。

現有的的鎂合金大多采用氯化鹽和碳酸鹽組成熔煉劑，采用SF6、惰性氣體等作為熔煉保護劑。采用氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋇和氟化鈣組成的熔煉劑中，氯化鎂在熔煉過程中會和氧氣、水發生反應而在鎂合金的液面上形成H₂和HCl保護氣氛，阻緩了液面的氧化。此外，液態的氯化鎂對鎂合金熔體中的MgO、Mg₃N₂等非金屬夾雜有著良好的潤濕性，有著較強的去除氧化物夾雜的能力，因而是大多數鎂合金熔煉劑的主要成分。但是在熔煉稀土鎂合金時，由于稀土元素活潑的化學性易于和氯化鎂發生反應，發應式為：2RE＋3MgCl₂→2RECl₃+?3Mg，從而使得稀土元素在熔煉過程中損失掉，使得合金中的稀土元素的含量大大降低。含有氯鹽和氟鹽的熔煉劑,?不僅在熔煉劑的配制過程中產生大量的Cl₂、HCl、HF?等有害氣體,?同時,?熔煉劑在鎂合金熔煉的過程中也還會產生第二次氣體排放,?極大地腐蝕環境、污染空氣。因此?尋找氯鹽和氟鹽的代用材料,?或者減少氯鹽和氟鹽的使用量,?減少污染,?提高保護效果,?是開發鎂合金液保護熔煉劑的努力目標。