[發(fā)明專利]一種稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310606245.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN103643098A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 師春生;李文文;趙乃勤;何春年;劉恩佐;李家俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金，屬于鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬鎂及其合金是迄今在工程中應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料。常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30%~50%，比鋼鐵輕70%以上，應(yīng)用在工程中可大大減輕結(jié)構(gòu)件質(zhì)量。同時(shí)，鎂合金具有高的比強(qiáng)度和比剛度，尺寸穩(wěn)定性高，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，特別適用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件。隨著航空航天、汽車輕量化、通信產(chǎn)品及消費(fèi)電子類產(chǎn)品等領(lǐng)域的高速發(fā)展，大大刺激了鎂行業(yè)的發(fā)展。然而在常用工程結(jié)構(gòu)用金屬材料中，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位最低（ФMg²⁺/Mg=-2.37V），鋁、銅、鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別為-1.56V、+0.34V、-0.44V。在干燥的大氣中，鎂表面可以形成氧化物膜，對(duì)基體有一定的保護(hù)作用，但由于氧化鎂膜疏松多孔，鎂及鎂合金耐蝕性較差，呈現(xiàn)出很高的化學(xué)和電化學(xué)活性。在潮濕的環(huán)境中，特別是氯離子存在的條件下，鎂合金發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。

由于鎂合金的耐蝕性較差，致使該金屬難以滿足使用環(huán)境的需要，大大限制了鎂合金制品的應(yīng)用范圍。目前鎂合金多采用涂鍍層及陽(yáng)極化等表面處理方法提高其耐蝕性。盡管采用涂料方法對(duì)金屬有一定的保護(hù)效果，但由于高分子涂料與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度不佳，容易脫落失去防腐效果，而且多數(shù)高分子材料容易造成環(huán)境污染。陽(yáng)極氧化法生成的耐蝕性氧化膜層也可作為保護(hù)膜提高鎂合金耐蝕性，但氧化膜多為疏松結(jié)構(gòu)、多孔，一旦有破損，會(huì)加速鎂合金的腐蝕。而通過合金化，向鎂合金中添加能提高其耐蝕性的合金元素可以從本質(zhì)上完善合金組織，穩(wěn)定長(zhǎng)久的提高耐蝕性。

早期已經(jīng)有諸多的研究表明，稀土元素作為微合金化元素，加入到鎂合金中可以提高鎂合金的鑄造性能，也可以與熱處理結(jié)合使用提高合金力學(xué)性能，還可以用來在鎂合金表面形成比MgO更致密的保護(hù)膜，提高合金的耐高溫性和耐腐蝕性，并且稀土元素以化合物形式存在，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成污染。

段漢橋等人研究了AZ91合金在添加稀土元素后在NaCl溶液中的腐蝕規(guī)律，結(jié)果表明稀土元素顯著提高了AZ91合金在NaCl溶液中的耐腐蝕性能；張勇等人研究稀上鈰對(duì)AZ91鎂合金表面的滲入及其耐腐蝕性能的影響中發(fā)現(xiàn)，稀土鈰是以化合態(tài)的形式存在于表層，滲入的稀土元素鈰起到凈化合金表面、微合金化的作用。AZ91鎂合金均勻腐蝕速率由l.850mg/m²·s降為0.876mg/m²·s，顯著提高了AZ91鎂合金的耐腐蝕性能。?

AZ31鎂合金是目前商用鎂合金中應(yīng)用最廣泛的變形鎂合金之一，具有成本低、力學(xué)性能較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，盡管對(duì)其組織和性能的研究較多，但都沒有涉及抗腐蝕性能的研究，如果在提高性能的基礎(chǔ)上提高AZ31鎂合金的抗腐蝕性能，將會(huì)大大提高其應(yīng)用領(lǐng)域范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金及制備方法，所述的稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金比AZ31鎂合金耐蝕性能高，同時(shí)大大提高了鎂合金的強(qiáng)塑性，利于鎂合金制品的成型加工，可以進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金，其特征在于，該稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金由下列組分及質(zhì)量含量所組成：鋁：2.86-2.92%、鋅：0.92-0.96%、釹：0.5-1.02%、釔：0.5-1.24%，其余為鎂，上述各組分質(zhì)量百分含量之和為100%。

上述的稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金及其制備方法，其特征在于包括以下過程：

（1）.熔煉稀土鎂合金鑄錠

按照該鎂合金組分及百分含量為：鋁：2.86-2.92%、鋅：0.92-0.96%、釹：0.5-1.02%、釔：0.5-1.24%，其余為鎂，將純金屬M(fèi)g、Al、Zn、Nd和Y加入真空熔煉爐中，充氬氣保護(hù)，升溫至740℃使金屬熔融，采用熱模帶電澆鑄法澆注于鐵模內(nèi)，獲得鎂合金鑄錠；?

（2）.?對(duì)所得鎂合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理

將步驟（1）所制得的鎂合金鑄錠置于管式爐中，爐內(nèi)通Ar氣保護(hù)，在420℃下保溫12小時(shí)，隨爐冷卻到室溫，得到均勻化退火處理的鎂合金；

（3）.將均勻化退火處理的鎂合金進(jìn)行熱擠壓變形

將步驟（2）所制得的均勻化退火的鎂合金在400℃保溫40分鐘，擠壓筒預(yù)熱至300℃，在200t的臥式擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比（36-56）：1，得到稀土元素合金化的耐蝕性變形鎂合金。