[發明專利]一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011492357.8
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112680645B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 邱鑫;楊強;孟健;孫偉;田政
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C23/02;C22C1/08;C22C1/02
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

本發明涉及一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金及其制備方法，屬于鎂合金技術領域。解決了現有多孔鎂合金的制備都需要借助各種發泡劑、增粘劑或者需要特殊的工藝的問題。本發明的自發泡多孔鎂合金，包括：2～12wt％的Zn，2～12wt％的Al，0.1～6wt％的Sm，0～0.8wt％的Mn，0～0.3wt％的Zr，0～0.5wt％的Si，0～1wt％的Ca，0～2wt％的Sr，0～0.5wt％的Ag，0～3wt％的La，0～3wt％的Ce，余量為Mg及不可避免的雜質元素。該多孔鎂合金孔隙率可調，孔尺寸可調，力學性能優異，該多孔鎂合金的制備方法基于傳統鑄造法，可靠、成本低、簡單、安全。

技術領域

本發明屬于鎂合金技術領域，具體涉及一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金及其制備方法。

背景技術

以金屬相和氣相結合的多孔金屬材料或者泡沫金屬材料由于具有特殊的結構，兼具金屬和氣孔的特性，有多重特殊的性能，如密度小、比表面積大、吸收沖擊能、隔音降噪、減震、電磁屏蔽性能好等。因此多孔金屬材料在航空航天、汽車、建筑等領域具有廣闊的應用前景。鎂合金是目前在工程應用中密度最低的金屬結構材料，是輕質多孔金屬材料最理想的基體，同時鎂對人體無毒，鎂合金多孔材料的密度和力學性能都與人骨非常接近，同時其具有良好的生物相容性和可降解性，其多孔結構還可以增大細胞附著力；因此多孔鎂合金在生物醫學材料領域也具有巨大的應用前景。

現有技術中，多孔鎂合金的制備方法主要包括熔體發泡法、滲流鑄造法、熔模鑄造法、固-氣共晶凝固法、粉末冶金法、二次發泡法等。熔體發泡法主要借助發泡劑如粉煤灰微球、碳酸鎂、碳酸鈣等，同時需要借助其他合金化元素的添加來提高鎂合金熔體粘度。滲流鑄造法主要借助于多孔墊片材料，制備開孔泡沫鎂合金，工藝具有一定的爆炸風險。熔模鑄造法主要通過熔模方式制備開孔泡沫鎂合金。固-氣共晶凝固法主要以MgH₂粉末為發泡劑，通過定向凝固制備藕狀多孔鎂合金。粉末冶金法主要通過添加氫化物粉或者尿素等發泡劑，然后通過粉末冶金的方法制備氣孔均勻的閉孔泡沫鎂合金。二次發泡法是通過兩步法制備多孔鎂合金，需要發泡劑、增粘劑及鋁粉等。另外還有一些其他的方法制備多孔鎂合金，如高壓鑄造法(只有中心有多孔結構)、氫化鈦發泡熱軋板材。可以看出，現有多孔鎂合金的制備都需要借助各種發泡劑、增粘劑或者需要特殊的工藝，如熔模、高壓等?，F有技術中還沒有一種依靠傳統鑄造方法就可以完成發泡的多孔鎂合金材料。傳統鑄造法制備多孔鎂合金不僅成本低，而且簡單、安全，必將成為多孔鎂合金發展的必然趨勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金及其制備方法，該多孔鎂合金孔隙率可調，孔尺寸可調，力學性能優異，該多孔鎂合金的制備方法基于傳統鑄造法，可靠、成本低、簡單、安全。

本發明實現上述目的采取的技術方案如下。

本發明提供了一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金，包括：2～12wt％的鋅(Zn)，2～12wt％的鋁(Al)，0.1～6wt％的釤(Sm)，0～0.8wt％的錳(Mn)，0～0.3wt％的鋯(Zr)，0～0.5wt％的硅(Si)，0～1wt％的鈣(Ca)，0～2wt％的鍶(Sr)，0～0.5wt％的銀(Ag)，0～3wt％的鑭(La)，0～3wt％的鈰(Ce)，余量為鎂(Mg)及不可避免的雜質元素。

優選的是，Zn在多孔鎂合金中的質量含量為6％～9％。

優選的是，Al在多孔鎂合金中的質量含量為6％～8％。

優選的是，Sm在多孔鎂合金中的質量含量為0.6％～4％。

本發明提供了一種含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

1)按組成取鎂源、鋅源、鋁源、釤源、錳源、鋯源、硅源、鈣源、鍶源、銀源、鑭源和鈰源，熔煉，得到合金液；

2)將步驟1)得到的合金液進行重力鑄造，得到含稀土Sm的自發泡多孔鎂合金。