[发明专利]阻燃泡沫镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及稀土金属作次主要成分的镁基合金，具体地说是阻燃泡沫镁合金及其制备方法。

背景技术

多孔泡沫金属是由基体金属和体积占70％以上的气孔组成的非均匀材料，它具有吸音、隔音、缓冲、电子波屏蔽、无污染等优异性能，可广泛应用于航天、建筑、运输工具、公路护栏、城市隔音墙等领域。目前多孔泡沫金属研发主要集中在泡沫铝材料，对泡沫镁材料的研究报道不多。造成这种现象的最根本原因是由于在泡沫镁合金的研发中一直存在三大世界难题，即易氧化、抗蚀性差和难变形，因而严重阻碍了泡沫镁合金的工业化生产和应用。虽然目前现有技术中已利用熔剂保护法、气体保护法或合金化法三种镁合金阻燃技术，通过粉术冶金法、熔模铸造法、触融压铸法、真空发泡法、真空渗流铸造法或固/气共晶凝固法制备出了泡沫镁合金，但这些制备方法工艺复杂、成本高，均影响泡沫镁合金的推广及应用。

CN1966748披露了熔体直接发泡制备泡沫镁的方法，使用占5～30％的碳化硅作为增粘剂，2～20％的碳酸镁粉作为发泡剂，在550～650℃下发泡来制得泡沫镁。其缺点是所用增稠剂碳化硅没有阻燃作用，制备过程中需要始终通入混合保护气；发泡剂碳酸镁的价格也比发泡剂碳酸钙的价格高，生产成本升高，不利于产品的工业化开发。CN101135015公开了泡沫镁的熔体发泡制备方法，使用2～8％的金属钙粉作为增粘剂，2～15％的碳酸钙作为发泡剂，在620～700℃下发泡来制得泡沫镁。其缺点是金属钙粉阻燃作用不大，仍需要在制备全过程中通入混合保护气；无法制备净成型件，需要二次加工；泡沫镁成品的孔径过小属微孔泡沫，孔隙率和相对密度均有限，不利于泡沫镁轻质合金的产业化及其应用。

CN1737173披露了镁合金阻燃添加剂及阻燃镁合金制备方法，其中所添加的第一种阻燃元素为钇，外加重量分数为镁合金的3.1～4.2％，元素钇的添加量很大；第二种阻燃元素为钙，外加重量分数为镁合金的0.6～0.9％，钙金属作为阻燃剂添加至纯镁熔体时，表面保护膜再生能力差，一经破坏，不仅失去保护作用，而且含钙镁合金的燃烧速度比纯镁还要快；另外该专利方法还存在阻燃效果与力学性能之间相悖的缺点。还需要特别指明的是，该专利方法通过熔体混熔法制备阻燃镁合金，其中稀土金属与金属钙只起着阻燃作用，将该合金再次加热得不到泡沫镁合金。CN101104901公开了一种新型阻燃高强耐热镁合金及其制备方法，它是以AZ91D为基体，添加的第一种阻燃元素为钙，外加重量分数为镁合金的0.3～1.0％；第二种阻燃元素为通用富La混合稀土，外加重量分数为镁合金的0.2～0.8％；第三种阻燃元素为锶，外加重量分数为镁合金的0.05～0.15％。该镁合金的原料组成和制备工艺都很复杂，纯镁燃点温度并未得到提高。还需要特别指明的是，该专利方法通过熔体混熔法制备阻燃镁合金，其中稀土金属与金属钙只起着阻燃作用，将该合金再次加热也得不到泡沫镁合金。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供阻燃泡沫镁合金及其制备方法，该方法结合熔体发泡法与粉末冶金的优点，采用熔体发泡两步法工艺制得镁钇镝三元合金为基体材料的阻燃泡沫镁合金产品，克服了现有技术制备的泡沫镁产品孔结构、孔径和孔隙难以控制及熔炼过程中没有或只有很低的阻燃作用的缺点；又克服了现有技术制备的阻燃镁合金的阻燃效果与力学性能之间相悖，再次加热也不能得到泡沫镁合金的缺点；还克服了现有技术工艺复杂、生产成本高和不适用于大规模产业化生产的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：阻燃泡沫镁合金，是镁钇镝三元合金为基体材料的阻燃泡沫镁合金，其组成的原子百分比是：Mg_98.8～99.5Y_0.05～0.3Dy_0.45～0.9，其平均孔径范围为0.5～4mm，其平均孔隙率范围为70～89％。

上述阻燃泡沫镁合金的制备方法，采用熔体发泡两步法工艺，其步骤是：

第一步，阻燃泡沫镁合金预制块的制备