[发明专利]高强度阻燃压铸镁合金及其制备方法

说明书

本发明公布了一种高强度阻燃压铸镁合金，该镁合金的成分含量如下：Al含量为4 ‑10 wt.%，Ca含量为0.20‑2.0 wt.%，Zn含量为0.05‑0.90 wt.%，Y含量为0.10‑0.50 wt.%，Mn含量为0.10‑0.60 wt.%，La、Ce、Pr、Nd混合稀土含量为0‑1.0 wt.%，Fe含量小于0.003 wt.%，其余为Mg及不可避免的杂质元素。该镁合金具有优异的压铸性能和机械性能，拉伸试样的抗拉强度可达到300Mpa，屈服强度230Mpa，延伸率10%；着火点高，800 ℃火焰接触燃烧180s，观察60 s，表面软化却未燃烧、无严重氧化现象。生产成本低，无毒性无放射性，可应用于汽车轻量化、家居装饰、3C产品等领域。

技术领域

本发明涉及一种可适合半固态成型镁合金材料，具有优异机械性能，同时具有理想的阻燃特性，属于有色金属材料及冶金技术领域。

背景技术

镁合金材料具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼性能好、易于回收等众多优良特性。镁合金压铸工艺发展成熟，生产效率高，成本大幅降低，同时随着半固态生产工艺及真空压铸在国内镁合金市场中的应用逐步推广，以及镁合金新材料技术的进步，压铸用镁合金新材料将得到更广泛的应用：一方面因其重量更轻、散热性能更优良等，将逐步替代现有部分铝合金等其他有色金属材料市场应用，另一方面随着国家大力支持，更多新的研发项目将取得进展，有望会创造更多新的市场。镁合金材料在家装、汽车轻量化结构件、共享单车、医疗、航空航天和军事方面、3C产品用镁合金精密压铸件等技术领域存在更加广阔的发展空间。

但镁合金也有其自身局限性，因为镁有较高的氧化生成热，化学性质活泼，形成的MgO膜疏松多孔，易于氧化，着火点低，给镁合金在生产、加工和处理方面带来很大困难；机械性能相对较低，在重要结构件的制造使用方面受到极大限制；压铸用镁合金特别是半固态压铸领域，牌号相对较少，更多停留于理论体系的完整性研究和实际生产技术的探索阶段，实际应用中遇到的具体问题需要等待进一步的解决方案，特别是在保证材料较高机械性能、压铸性能的同时提高镁合金着火点，改善合金阻燃性方面。

发明内容

本发明采用合金化方法，不仅能较好阻止镁合金熔炼和浇注过程中的燃烧，对成形件后续加工或镁合金产品零部件在空气中的阻燃和防氧化问题也得到很好的解决。本发明的目的是提供一种高强度阻燃压铸镁合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取技术方案如下：

本发明的成分配方（重量百分比）为：Al含量为4-10 wt.%，Ca含量为0.20-2.0wt.%，Zn含量为0.05-0.90 wt. %，Y含量为0.10-0.50 wt.%，Mn含量为0.10-0.60 wt.%，La、Ce、Pr、Nd混合稀土（Ce含量至少为55%）含量为0-0.10 wt.%，Fe含量小于0.003 wt.%，其余为Mg及不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量不大于0.1 wt.%，杂质元素总含量不大于0.1wt.%。

机械性能方面：适当的Al、Ca加入到镁合金中能够形成Al₂Ca相，以层片状形貌存在，有明显细化晶粒、沉淀强化效果，过剩的Al也能够减少Mg₂Ca相的析出（Mg₂Ca相无沉淀强化和时效强化效果），使Ca元素得到最大利用，但当Ca含量过高时，Al₂Ca和Mg+Al₂Ca共晶倾向于晶界网状分布，合金强度下降，脆性升高；适当Y的添加能够在合金中析出高熔点Al₂Y相，成为α-Mg异质结晶核心，细化晶粒，提高合金高温特性，但高的Y含量使组织中Al₂Y聚集，造成成分偏析和组织不均匀，降低合金力学性能；适当的Mn元素添加能够细化晶粒，改善材料力学性能，与Fe形成高熔点化合物，净化熔体，细化沉淀产物，增大蠕变抗力；混合RE元素添加形成REAl₃相，明显改善显微组织，明显提高合金机械性能。