[發(fā)明專利]一種添加釔、鈣的阻燃鎂合金及其制備方法

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• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108048720A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王先飛;肖旅;陳舸;李中權(quán);袁勇;鄒文兵
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天精密機(jī)械研究所
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 張緒成

一種添加釔、鈣的阻燃鎂合金，其組分占合金總質(zhì)量的百分比分別為：Mg 84.9?88.55%、Al 7.5?9.0%、Zn 0.2?0.8%、Mn 0.15?0.5%、Si 0.3%、Y 3.0?4.0%和Ca 0.3?0.5%。該合金的制備方法為：先將ZM5鑄造鎂合金在熔劑覆蓋保護(hù)下熔化成液體，然后以Mg?Y、Mg?Ca中間合金的形式向熔體中添加Y和Ca，攪拌，扒去浮渣及覆蓋劑，升溫至720?740℃加入Al?Ti?C或Al?C中間合金進(jìn)行變質(zhì)處理，最后，在750?760℃進(jìn)行精煉與一定的靜置孕育后澆注成型。本發(fā)明的阻燃鎂合金在低于750℃溫度下的大氣中不易產(chǎn)生氧化燃燒，減少了覆蓋熔劑用量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及到一種阻燃鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

在鎂合金熔煉過程中，由于鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，與氧的親和力很強(qiáng)，且在熔煉溫度下具有很高的蒸汽壓（700℃，鎂的蒸汽壓為875 Pa，鋁為4.19×10-6 Pa），很容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。因此，在鎂合金熔煉過程中，必須采取必要的保護(hù)措施。

目前主要有兩種保護(hù)措施：覆蓋鹽類熔劑和覆蓋反應(yīng)性氣體。覆蓋鹽類溶劑是通過將低熔點(diǎn)的鹵鹽混合物覆蓋在熔體表面，在較低溫度下熔化成為液態(tài)，在合金液面鋪開，阻止鎂與空氣的接觸，從而保護(hù)純鎂及鎂合金不氧化燃燒，但是，保護(hù)熔劑一般由氯鹽和氟鹽組成，在使用過程中會產(chǎn)生大量有刺激性氣味的鹽類蒸汽（如HCl、Cl2）和熔劑夾雜，對周圍環(huán)境和合金力學(xué)性能造成破壞。覆蓋反應(yīng)性氣體法是在鎂合金液的表面覆蓋一層能與鎂反應(yīng)生成致密氧化膜的氣體，從而隔離空氣中的氧。目前常用的保護(hù)氣體是SF6或SO2，含SF6混合氣體的保護(hù)效果最優(yōu)，但是，采用SF6氣體存在較大不足，首先，SF6氣體對全球變暖的作用是CO2的23900倍，對溫室效應(yīng)影響較大；其次，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，需有復(fù)雜的混氣裝置和密封裝置，且從熔煉爐到澆注爐也需要復(fù)雜的輸送設(shè)備。含SO2混合氣體也可被用作保護(hù)氣體，但當(dāng)SO2從氣氛中消失時(shí)，該表面就會破裂，鎂熔體即發(fā)生燃燒。同時(shí)，SO2氣體本身具有較強(qiáng)的腐蝕性與刺激性，對熔煉設(shè)備與操作人員帶來安全危害。因此，需要尋找更加綠色環(huán)保，操作簡便的鎂合金熔煉保護(hù)方法。研究表明，向鎂合金中添加適量的Ca和Y等元素能夠提高鎂合金的阻燃性能，但是，添加上述元素會粗化合金組織而降低材料性能。

鎂合金熔煉變質(zhì)的目的是改變合金的組織形態(tài)，該工藝可降低合金晶粒尺寸、改善材料的力學(xué)性能。對于含鋁鎂合金，細(xì)化效果最好的是碳質(zhì)孕育劑法，該法常用的細(xì)化劑為菱鎂礦或C2Cl6，但是，菱鎂礦中含有結(jié)晶水，經(jīng)菱鎂礦變質(zhì)的合金易產(chǎn)生縮松，且其衰退期過短，產(chǎn)生MgO夾雜的同時(shí)消耗大量熔劑；C2Cl6雖有顯著的除氣和細(xì)化效果，但同樣造渣比較嚴(yán)重，且反應(yīng)過程中產(chǎn)生有毒氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，在添加阻燃合金元素基礎(chǔ)上，開發(fā)適用于Mg-Al合金的高效無污染變質(zhì)劑，對促進(jìn)鎂合金的生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在大氣中熔煉時(shí)不易產(chǎn)生氧化燃燒的阻燃鎂合金，并提供一種對含鋁的鎂合金采用無污染、效果好的中間合金變質(zhì)工藝的制備方法。