[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎂-釔合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410463015.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104195398A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙德剛;于荃;王振卿;左敏;滕新?tīng)I(yíng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C23/06
• 分類(lèi)號(hào): C22C23/06;C22C1/04
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 賈波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎂-釔中間合金的制備方法，特別涉及一種雜質(zhì)少、含量可控性強(qiáng)的鎂-釔合金的制備方法，屬于鎂-稀土合金制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂合金是目前應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，其具有高的比強(qiáng)度和比剛度及優(yōu)良的鑄造性能，在汽車(chē)、電子、航空航天等領(lǐng)域?qū)p重和節(jié)能降耗特別顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然鎂合金室溫性能優(yōu)異，然而較差的耐熱性能限制了鎂合金的應(yīng)用，因此采用各種方式來(lái)改善鎂合金的高溫性能是鎂合金廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。目前除了通過(guò)在鎂合金中添加稀土等元素提高其耐熱性能外，利用準(zhǔn)晶相改善鎂合金的蠕變性能和熱穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的研究手段，特別是Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶相增強(qiáng)鎂基合金的高溫性能改善尤為明顯。

然而制備Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶合金對(duì)于成分和凝固條件要求比較苛刻，尤其是稀土元素Y的成分控制尤為重要，由于在熔融金屬鎂中直接添加Y極容易造成稀土燒損，因此制備Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶合金過(guò)程中通常采用Mg-Y中間合金形式添加來(lái)減少Y的燒損。目前Mg-Y中間合金的制備有幾下幾種：

專(zhuān)利CN201210556082.9公開(kāi)了一種鎂-釔合金，其原料組成為：Y4.52-5.81%，Nd2.21-2.58%，Ni0.01-0.03%，Cu0.015-0.023%，其余為鎂和雜質(zhì)。該合金的制備方法是：將上述原料進(jìn)行熔煉-澆注-擠壓加工，即得。

專(zhuān)利CN200510119121.9公開(kāi)了一種用高含水料電解制備稀土-鎂中間合金的方法，該方法在熔融氯化物熔鹽體系中，直接將含有0.56~5.4個(gè)結(jié)晶水的氯化釔和富鑭混合氯化稀土的高含水料投入電解槽電解，生產(chǎn)Y-Mg或ML-Mg中間，解決了難以用高含水料電解制備稀土-鎂中間合金的技術(shù)難題。

鄧偉平等發(fā)表了一篇名為熔鹽電解制取鎂釔合金和金屬釔的文章（鄧偉平，曾興蒂，池向東.?熔鹽電解制取鎂釔合金和金屬釔.稀土.1997，,18（2）.），方法為：將配好的氟化釔、氟化鋰混合物加入電解槽，插入陰極，起弧熔化電解質(zhì)，不斷補(bǔ)加混合物，當(dāng)電解質(zhì)液熔化相當(dāng)量時(shí)，將氧化釔和氧化鎂加入爐內(nèi)，待鎂熔化后，維持陰極末端被液態(tài)鎂包圍，調(diào)節(jié)電流至預(yù)定值，開(kāi)始電解，電解完后提起陰極，舀出合金鑄錠。

余秋新等發(fā)表了一篇名為在氯化物熔體中釔鎂共沉積的研究的文章（余秋新,楊綺琴,劉冠昆.在氯化物熔體中釔鎂共沉積的研究.稀有金屬,1985,8?6?:35），在?KCl-YCl₃-MgCl₂熔體中,用電解共沉積法制備了含釔60%左右的釔鎂合金。

上述這些制備方法不僅能耗較大，且在制備過(guò)程中有的會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境，危害人體健康，除此之外，采用這些方法制備鎂-釔中間合金過(guò)程中不可避免的會(huì)引入雜質(zhì)元素如Fe、Ni、Mn等，不能形成高純度的鎂釔合金，這對(duì)以鎂釔合金制備Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶相也非常不利。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種鎂-釔合金的制備方法，該方法原料加入方式獨(dú)特，在真空條件下熔融，熔融后快速凝固，制備過(guò)程安全、無(wú)環(huán)境污染，所得的鎂-釔中間合金無(wú)雜質(zhì)、合金中元素含量可控性強(qiáng)。

本發(fā)明將鎂分成兩種形式進(jìn)行熔融，一部分以鎂粉的形式與釔粉混合壓制成塊，另一部分以鎂粒的形式存在，將鎂-釔塊和鎂粒混合后加入真空密封的石英管中，經(jīng)過(guò)熔融快速凝固，得到鎂-釔合金。在制備過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鎂、釔元素的加入方式、熔融方式和凝固方式的搭配實(shí)現(xiàn)了合金中無(wú)雜質(zhì)混入、合金中元素含量可控性強(qiáng)的技術(shù)目的，使純度高的、所需組分的鎂-釔合金的制備易于實(shí)現(xiàn)。?

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種鎂-釔合金的制備方法，其特征是包括以下步驟：

（1）選擇鎂粉和鎂粒作為元素鎂的原料，選擇釔粉作為元素釔的原料；

（2）將鎂粉和釔粉充分混合，壓制成塊；

（3）按照鎂-釔合金的組成，將上述鎂-釔塊與鎂粒放入石英管中，然后將石英管抽真空后密封；

（4）豎直放置石英管，對(duì)其進(jìn)行加熱，使石英管內(nèi)的原料熔融，在熔融過(guò)程中，石英管沿其中心軸左右擺動(dòng)，熔融完畢后將石英管迅速置于10-20℃的溫度下冷卻，待石英管內(nèi)的液體完全凝固后打破石英管，所得產(chǎn)品即為鎂-釔合金。

本發(fā)明鎂釔合金中，釔的含量可達(dá)20～38wt%，余量為鎂，還有可能帶有原料中引入的微量雜質(zhì)。因整個(gè)熔融過(guò)程以及冷卻過(guò)程均在真空過(guò)程中進(jìn)行，因此制備過(guò)程中不會(huì)有雜質(zhì)引入，相比與現(xiàn)有其他方法，所得合金雜質(zhì)含量少。