[发明专利]一种镁锂－钐合金及其熔盐电解制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种合金，具体地说是一种镁锂-钐合金。本发明还涉及一种镁锂-钐合金的制备方法。

(二)背景技术

镁合金具有比重低、比强度高、易加工和回收等优良性能，以及良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，在汽车、航空航天工业中得到广泛的应用。镁合金中，Mg-Li合金是目前最轻的合金，其二元合金的密度仅为1.3～1.59g/cm³，但其比强度比铝合金还高得多。Li加入Mg中，不仅使其密度下降，而且使其加工性能大大改善，因此受到研究者和工业界的关注，并在航空航天领域中得到了一定应用。Mg-Li合金除了具备一般镁合金的特性之外，还拥有自己独特的性能：合金密度很低，是唯一低于镁基体密度的镁合金体系，甚至可以低于水的密度。随着Li含量的增加，合金的结构将发生由密排六方(hcp)→密排六方+体心立方→体心立方(bcc)的转变，合金的塑性成形性能优良。Mg-Li合金具有低密度、高比强度、易于加工等很多特别有吸引力的优点。

镁锂合金的生产方法主要有以下几种：对掺法、阴极合金化法、液态阴极法、共电沉积法。

(1)对掺法：在金属熔化的状态下，把金属镁和金属锂按一定比例对掺而成。该方法金属损失大，成本高，劳动环境差，金属偏析严重。

(2)阴极合金化法：把金属镁作为阴极放于电解槽中，锂盐为电解质，在电解的过程中锂析出并和镁阴极合金化，从而形成镁锂合金。该方法使用的是价格高昂的金属镁，成本高。而且合金的成分难以控制，存在偏析现象。

(3)液态阴极法：以液态金属锂作为阴极，镁盐作为电解质，在电解的过程中镁析出并和锂阴极合金化。该法主要制取中间合金和母合金。

(4)共电沉积法：镁锂的析出电位相差0.9V左右，差距太大，会造成析出Mg而不析出Li。要设法降低Mg²⁺离子的析出电位、升高Li⁺离子的析出电位，可以采用以下方法实现Mg²⁺、Li⁺离子共电沉积：①以KCl为导电电解质，在大量KCl存在的熔体中MgCl₂的活度会大幅度降低，以达到降低Mg²⁺离子的析出电位的目的；②通过提高熔盐电解时的电流密度，达到Mg²⁺离子的极限电流密度后，导致Mg²⁺离子的析出电位迅速向负移动，达到Li⁺离子还原的电位，就可以达到Mg-Li共沉积。③电解之初，生成的是Mg，故Li⁺在Mg上沉积，随之在Mg-Li上沉积。而Li⁺在Mg(Mg-Li合金)上析出时有很大的去极化效应，使Li⁺析出电位向正移，有利于生成Mg-Li合金。

液态阴极法在稀有金属冶炼中应用较广，该法广泛应用于制取镁基中间合金。例如专利申请号200510017229.7的“低温下沉液态阴极电解制备镁稀土中间合金的方法”，该法采用稀土含量为5～8wt％的镁-镧镨铈中间合金作为初始下沉液态阴极，在700-900℃下电解制取较高稀土含量的镁-(8～30)wt％镧镨铈中间合金。同时复合阴极法也有所应用，例如申请号200510119117.2的“复合阴极熔盐电解稀土-镁中间合金的制备方法”：在同一电解槽中，上浮液态镁阴极、下沉液态高浓度稀土镁阴极和非自耗铅直表面中等浓度稀土镁液态阴极共存，电化学沉积同时发生在三维空间的阴极表面，电解制备稀土-镁中间合金。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种流动性和加工性能得以改善，塑性、耐磨性和耐腐蚀性好的镁锂-钐合金。本发明的目的还在于提供一种不用金属镁、金属锂，也不用稀土金属，工艺简单，可以改善合金的流动性和加工性能，提高合金的强度，塑性，耐磨性和耐腐蚀性的镁锂-钐合金的熔盐电解制备方法。

本发明的镁锂-钐合金是由重量比为：锂7.2～56.4％、钐0.3～2.1％和余量的镁组成的。