[发明专利]一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺

说明书

技术领域：

本发明具体涉及一种耐热Mg-Sr-Y合金的制备工艺。

背景技术：

镁合金是目前工业上可应用的最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度、比刚度高等优点，已经被应用于汽车工业。同时因其具有上述特点及阻尼减振降噪能力强、液态成型性能优越和易于回收利用等优点，被誉为21世纪“绿色结构材料”。然而，与铝合金相比，镁合金在汽车结构件中的应用仍然有限，制约其应用的一个重要因素就是汽车零部件制造中常用商业镁合金(如AZ91D、AM50A、和AM60B等)的耐热性能差，在当零部件温度高于125℃时，镁合金的抗蠕变性能会急剧下降，难以满足汽车自动变速箱、汽缸体及汽缸头等工作温度较高(分别为175℃、200℃、300℃以上)的零部件使用效能要求。

发明内容：

为了克服现有耐热镁合金耐热性价比较高的缺点，本专利提供了一种简单、廉价、易行且性能够满足要求的众多工况条件下镁合金使用的工艺方法。

以工业纯镁锭、碳酸锶等为原材料，加入微量的稀土Y，利用“熔-浸”热还原法熔炼出符合试验要求的耐热Mg-Sr-Y合金。“熔-浸”热还原法是指在标压下将SrO或SrCO₃粉体与作为还原剂和浸取液的金属Mg熔体在高温下发生还原反应。在500℃～3000℃下进行SrCO_3(s)＝SrO(s)+CO₂(g)；Mg_(l)+SrO_(s)＝MgO_(s)+[Sr]，反应生成的MgO_(s)作为熔渣而被捞出，而后按照一定比例在700～800℃加入金属Mg-Y中间合金，最终熔炼出符合试验要求的耐热Mg-Sr-Y合金。

在Mg-Sr系合金的基础上通过添加稀土Y形成镁钇第二相来改变镁合金组织结构，进而改善其耐热性能。

近年来研究开发的镁合金中，Mg-RE系合金具有优良的耐热、耐蚀性及较高的力学性能等优势，迄今为止，Mg-RE系合金优异的耐高温性能在耐热镁合金中仍位居前列。

金属锶(Sr)是一种能有效提高镁合金高温性能合金元素。这是由于碱土元素Sr加入镁合金会在基体中形成熔点很高的中间相，在高温下这些相难以分解，能够有效地阻止晶界运动，使合金的高温力学性能特别是抗蠕变性能得到显著改善。

稀土钇(Y)具有很高的化学活性，是一种很好的表面活性剂，钇的加入可降低Mg的表面张力和界面张力，改善熔体的润湿性，同时对Mg液还可以起到净化和细化的作用。

本发明的有益效果是，稀土Y的加入及其形成的高熔点相Mg₂₄Y₅，从而实现了良好耐热性能Mg-Sr-Y合金的研制。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式：

结合附图对本发明的制备工艺做一下具体描述：

首先，利用烧结技术将购置的SrCO₃粉体制备成SrO，工艺为1250℃保温3h，反应机理为：SrCO_3(s)＝SrO_(s)+CO_2(g)，最终Sr的含量为5％(质量比，下同)。为防止熔体氧化燃烧，本实验中采用六氟化硫(SF₆)气体保护。其次，打开井式炉炉电源，把坩埚放入熔炼炉加热，将预热好的镁块和氧化锶粉体放入坩锅中升温熔化，等镁块开始熔化时开通保护气。而后，待镁块全部熔化后，进行搅拌，扒渣后静置以使熔体均匀化，而后升温到810℃精炼30min，降温到740～760℃左右，加入1％的稀土Y，同时，搅拌金属熔体后扒渣，保温静置30min。最后，将合金液降温至720℃，扒渣后进行浇铸，浇铸时保持液流平稳，不可中断，浇口保持充满状态。浇注过程中，应不断的向熔体吹保护气体同时对模具进行预热，温度缓慢升高到200℃。预热好后，在气体的保护下浇铸金属型铸模，根据需要分别浇铸成直径为80mm和20mm的Mg-Sr-Y合金样品。