[发明专利]稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺

说明书

本发明公开了一种稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺，该稀土镁合金的制备工艺包括：准备Mg锭、Zn锭、Mg‑30Zr合金、Mg‑(25～35)Gd和Mg‑(25～35)Y稀土中间合金作为原料；坩埚预热至400～500℃，加入Mg锭升温熔化，镁液升温至700～740℃时加入Zn锭并搅拌5～10分钟；熔体温度升至740～780℃时依次加入预热的Mg‑(25～35)Gd、Mg‑(25～35)Y、Mg‑30Zr；全部原料熔化后，加入精炼剂进行气体搅拌精炼10～30分钟；将熔体通过气体打压导液方式导入到电磁结晶器系统中进行电磁搅拌半连续铸造，熔体温度控制为720～750℃，结晶器直径选择为400～800mm，电磁频率控制为20～50Hz、冷却水水温控制为25～35℃、铸造速度控制为40～80mm/min。本发明解决了大尺寸稀土镁合金制备过程中稀土元素氧化、损耗、偏析问题，突破了成分均匀、质量稳定的大尺寸稀土镁合金的批量制备生产。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及一种稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺。

背景技术

近年来，镁合金在航空航天及军工领域需求大增，是实现武器装备轻量化、提高武器装备综合性能的理想结构材料，但是受限于镁合金的低强度、低耐热性的特点，目前镁合金还主要应用于非承力构件及小型零部件。

目前已知通过加入稀土元素合金化能够显著提高镁合金的强度和耐热性能，但由于现有技术中大尺寸高强耐热镁合金铸造工艺方面的欠缺，大尺寸稀土镁合金的成品率较低。然而尤其在航空航天等领域，对于例如直径400mm以上的大尺寸高强耐热稀土镁合金有着加大的需求。因此研发一种大尺寸稀土镁合金的制备工艺成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺。

在本发明的第一方面，所提供的稀土中间合金的制备工艺用于制备Mg-(25～35)Gd稀土中间合金，包括如下步骤：

(一)配料：将Mg锭和Gd块按照质量比75～65：25～35的配比进行配料后投入石墨坩埚中，置于真空感应加热熔炼炉内，关闭炉盖，其中Mg锭中Mg的质量百分比选择为99.7％，Gd块中Gd的质量百分比选择为99.9％；

(二)抽真空：开启真空泵，对真空感应加热熔炼炉进行抽真空，直至真空感应加热熔炼炉上的真空表表压显示达到5～10Pa时关闭真空泵；

(三)充入氩气：开启连通于氩气瓶的高真空隔膜阀，向真空感应加热熔炼炉充入氩气，充至0.07～0.12MPa为止，关闭高真空隔膜阀；

(四)熔炼：启动真空感应加热熔炼炉，调节真空感应加热熔炼炉的功率至70～110KW对石墨坩埚中的原料进行熔炼，石墨坩埚中的原料完全熔化后，开启真空感应加热熔炼炉的电磁搅拌使合金熔液沸腾翻滚2～8分钟，然后调节真空感应加热熔炼炉的功率至10～30KW进行静置保温5～10分钟后关闭真空感应加热熔炼炉的加热系统；

(五)铸锭：开启真空感应加热熔炼炉的液压站将石墨坩埚中的合金熔液倾翻浇铸到提前预热好并置于真空感应加热熔炼炉内的模具中，等待30分钟后将真空感应加热熔炼炉放真空，打开炉盖，从模具中取出合金锭，制得Mg-(25～35)Gd稀土中间合金。

进一步地，在上述稀土中间合金的制备工艺中，所述稀土中间合金为Mg-30Gd稀土中间合金，所述稀土中间合金的制备工艺包括：

(1)在所述配料步骤中，称取Mg锭13kg、Gd块5.5Kg，炉料合计18.5Kg投入石墨坩埚中，置于真空感应加热熔炼炉内，关闭炉盖；

(2)在所述抽真空步骤中，开启真空泵对真空感应加热熔炼炉进行抽真空，真空感应加热熔炼炉上的真空表表压显示达到7Pa时关闭真空泵；