[發(fā)明專利]一種含稀土元素的耐蝕變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610159418.6
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105624494B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱鑫;孟健;尹飛;陳聯(lián)洲;呂恒林;牛曉東;黎智萍;孫偉;江廷輝
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州宏福鋁業(yè)有限公司;中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所;香港理工大學(xué)
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務(wù)所32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

AZ80鎂合金由于其優(yōu)異的性能和低廉的價格，被廣泛應(yīng)用于擠壓和鍛造生產(chǎn)中，是目前應(yīng)用最廣泛的高強變形鎂合金。但由于鎂的化學(xué)活性較強，具有較小的電負性和較負的電極電位（鎂的電負性為1.31，標準電極電位為-2.37V），易與合金中的合金元素及雜質(zhì)發(fā)生電偶腐蝕；同時，鎂合金在腐蝕過程中表面形成的氧化鎂膜的Pilling-Bedworth比（PBR，即氧化物的摩爾體積與基體金屬的摩爾體積之比）為0.81。當PBR<1時，通常認為形成非保護性氧化膜，不能對膜層內(nèi)部的組織形成有效的保護，因而鎂合金很不耐腐蝕。

為了提高鎂合金制品的耐腐蝕性，人們開發(fā)了很多相關(guān)的工藝進行表面改性或者表面處理，如電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層、陽極氧化、PVD、CVD、離子注入、激光合金化和熱噴涂等等，也取得了很好的效果。但提高鎂合金自身的耐腐蝕性，開發(fā)高耐蝕鎂合金，仍具有至關(guān)重要的意義。CN101509092A公開了一種含稀土Er元素的耐蝕Mg-Al-Zn-Mn鑄造鎂合金，由下述組分（重量百分比）組成：Al：8.3～9.7，Zn：0.35～1.0，Mn：0.15～0.50，Er：0.1～0.9，其余為Mg。通過鉺元素合金化的作用，細化鑄態(tài)組織中的初生相，減少初生第二相的數(shù)目，改善初生第二相的分布，在不改變已形成的鎂鋁鋅錳系鑄造合金主要成分的基礎(chǔ)上，使鎂鋁鋅錳合金的原始鑄態(tài)組織得到改善，有效提高鎂鋁鋅錳系鑄造鎂合金抗腐蝕性能。合金室溫下在3.5% NaCl溶液中的失重腐蝕速率約為0.54606～1.58355 mg?cm^-2?d^-1，腐蝕速率沒有顯著降低。CN104404329A公開了一種高耐腐蝕鎂合金材料及其制備方法，合金材料中各組分質(zhì)量百分數(shù)如下：Al：4.5%～5.5%，Zn：1.5%～2%，Mn：0.1%～0.3%，Y：0.1%～0.5%，雜質(zhì)元素含量：Fe≤0.01%，Ni≤0.003%，Cu≤0.0004%，Si≤0.03%，Ca≤0.002%，其余為鎂，5%的NaCl中性鹽霧試驗120h，腐蝕速度v_失<0.008 mg?cm^-2?h^-1（約合0.192 mg?cm^-2?d^-1），耐蝕性能良好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含稀土元素的耐蝕變形鎂合金。

本發(fā)明各原料組分的質(zhì)量百分比為：

Al：8.3%～9.2%；

Zn：0.5%～0.8%；

Mn：0.1%～0.3%；

LRE：0.8%～1.5%；

HRE：0.2%～0.6%；

余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)元素；

其中LRE代表輕稀土元素，為La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的至少任意一種；

HRE代表重稀土元素，為Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y中的至少任意一種。

本發(fā)明通過輕稀土、重稀土的加入，使合金中的第二相由單一的γ-Mg₁₇Al₁₂相轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的共晶Mg₁₇Al₁₂相、針狀的Al₁₁RE₃相、塊狀的Al-RE相和Al-Mn-RE相。這是由于：1）RE與Al的電負性差值大于RE與Mg的電負性差值，同時，Al-RE相形成溫度要高于Mg₁₇Al₁₂相，所以在凝固過程中優(yōu)先形成Al-RE相；2）由于Al-RE相的形成，消耗了合金中的Al原子，抑制了Mg₁₇Al₁₂相的形核和長大，使Mg₁₇Al₁₂相由沿晶界連續(xù)分布變?yōu)殡x散分布。特別是經(jīng)過熱擠壓過程，使合金的組織及第二相均得到進一步的細化。同時，稀土的加入，使鎂合金在腐蝕過程中表面形成的氧化鎂膜變得致密，阻止了鎂合金的進一步腐蝕。本發(fā)明的鎂合金經(jīng)過35℃，5%NaCl中性鹽霧試驗100小時，腐蝕速率為0.01684 mg?cm^-2?d^-1。