[发明专利]一种镁-锶-稀土中间合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细化含硅镁合金晶粒尺寸、初生相Mg₂Si和/或共晶相Mg₂Si的镁-锶-稀土中间合金及其制备方法，属于金属材料类及冶金领域。

背景技术

作为目前实际应用中最轻的金属结构材料，镁合金具有许多优良性能，如密度小、比强度和比刚度高以及良好的电磁屏蔽与减震性能，被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”，面对全球性的能源危机和环境污染问题，镁合金在许多工业领域中呈现良好的发展前景。据预测，在汽车工业领域，镁的应用量将平均每年增长15％。

含硅镁合金是一种目前商业应用广泛的耐热镁合金，这是由于形成的Mg₂Si强化相具有高溶点(1085℃)、与基相近的低密度(1.99g/cm^-3)、高弹性模量及低热膨胀系数等特点。然而，含Mg₂Si的合金只能用于冷却速度较快的压铸，而不能用砂铸或金属型铸造。原因是在较慢的冷却速度下Mg₂Si强化相会形成粗大的汉字状形貌，从而恶化合金的能.如何细化合金的组织，尤其是细化Mg₂Si相的尺寸与形貌，成为解决问题的关键。根据Al-Si合金的变质经验，通过加入变质剂可以达到细化组织的目的。然而目前对于含Si镁合金的有效的低成本变质剂较少。专利给出了200610042395.7和200610066926.X给出了含磷的硅基中间合金，可以细化Mg₂Si相，但是其制备工艺复杂，且降低镁合金耐蚀性；专利200710193501.6制备了含锶与锑的中间合金，具有细化合金组织的效果，不过其中间合金中含有的锑属于重金属，具有一定的毒性且成本较高。因此，目前需要开发一种含硅镁合金的有效的低成本变质剂。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种低成本的、可以有效的细化含硅镁合金中Mg₂Si相的镁-锶-稀土中间合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种镁-锶-稀土中间合金，其组分及重量百分比为：镁60.0-90.0，锶5.0-20.0，稀土5.0-20.0，所述稀土为富铈混合稀土、富镧混合稀土、铈、钇、镧、镨、钐、铕、铽、钬、铒、铥、镝、钆中的一种或者几种。

一种镁-锶-稀土中间合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将纯镁在150-200℃预热20-30分钟，并烘干；

(2)将纯镁在气体保护下熔化，熔化后待熔体温度为700-720℃时，向熔体中加入锶与稀土，然后搅拌至合金元素完全溶入熔体，将熔体升温至730-750℃，在730-750℃保温20-30分钟后降温至700-730℃；

(3)在气体保护下进行浇注成锭或者挤压成棒材或者线材。

进一步地，所述气体为CO₂与SF₆混合气体，SF₆体积分数为0.5％。

进一步地，锶的加入方式为以镁锶中间合金形式或者纯锶形式加入。

进一步地，稀土的加入方式为以镁稀土中间合金形式或者纯稀土形式加入。所述稀土为富铈混合稀土、富镧混合稀土、铈、钇、镧、镨、钐、铕、铽、钬、铒、铥、镝、钆中的一种或者几种，

本发明的优点及有益效果如下：

本发明提供一种制备工艺简单、可靠、无污染，使用方便，无有毒元素且低成本、易于推广使用的可以应用于含硅镁合金中Mg₂Si相细化与变质的镁-锶-稀土中间合金及其制备方法。

(1)该发明所制备的中间合金在使用过程中锶与稀土复合变质，细化变质效果优异；

(2)该发明所制备的中间合金含有的稀土元素，具有阻燃效果，可以明显提高合金熔体的燃点与抗氧化性。

(3)该发明所制备的中间合金使用量少，在锶与稀土共同加入量大于0.1％的情况下，就可使初生Mg₂Si相由未变质前的55μm细化为变质后13μm，同时使合金共晶组织中Mg₂Si相由粗大的汉字状变为小块状或者点状。

(4)该发明所制备的中间合金同时具有明显的晶粒细化作用。

(5)该发明所制备的中间合金变质效果稳定，具有长效性。

附图说明

图1(a)是AS31合金经本专利变质剂变质前铸态宏观晶粒；

图1(b)是AS31合金经本专利变质剂变质后铸态宏观晶粒；