[发明专利]一种稀土阻燃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，具体地说是一种稀土阻燃镁合金及其制备方法。

背景技术

Mg在周期表中的位置处于碱性金属的范围，其核外电子属较少，这决定了Mg具有很强的化学活性。Mg很容易与具有氧化性的介质发生反应，从而使得以Mg为主的产品和构件在应用中受到了极大的限制。然而，Mg具有一些其他金属所不具备的优良特性：质轻、高比强度和高比刚度、优良的抗磁性和减震性、良好的切屑加工性和易回收等特性，所以镁合金在航空、交通和电子等领域具有不可替代的优势。

针对于镁及镁合金易氧化燃烧的缺点，截至目前，国内外科研工作者先后研究过多种阻燃镁合金的制备方法。这些方法大致分为：熔剂覆盖法、气体保护法和合金化阻燃法。此三种方法在起到提高镁合金阻燃作用的同时，带来了一些不可避免的副作用。熔剂覆盖法中的熔剂多采用氯盐或氯盐的混合物，在熔炼镁合金的过程中，由于氯盐的密度大，加入的氯盐会不断地沉到底部，需要不停的加入，这无疑造成了更多夹杂物的卷入，另外，氯盐是有毒的，对于人身健康与安全造成威胁；气体保护法虽然解决了操作上的复杂性，但是所用气体为稀有气体或者含S的一些混合气体，稀有气体成本高而且稀少，不适于广泛推广使用，而含S的气体会产生一些有毒的气体或者具有超强温室效应的气体，与全球提出的安全型、环保型生产产生冲突；合金化阻燃法是目前较为理想的阻燃镁合金的制备方法，然而在所有的阻燃元素中，单就提高阻燃性来说，Be和Ca的效果最佳，但是Be为有毒物质，而钙的加入使得镁合金的力学性能大大降低。另外，除了上述三种常见的阻燃镁合金的制备方法之外，还有一种是制造设备的更新。国外已经开发出了真空熔炼镁合金的大型设备，但是其前期资金投入巨大，由于我国冶金设备技术和企业模式的限制，这种方法在国内还不能得以应用。

我国是稀土资源大国，为此我国的研究者们越来越重视并不断研发稀土对于金属材料的特殊作用，稀土不仅能净化金属液，除渣排气，而且还能优化材料的性能。为了使Mg这种具有优良特性的材料获得更大的利用价值，我国的研究者们对于稀土在镁合金中的作用也进行了积极的研发。

CN101376938公开了一种新型阻燃高强耐热镁合金及其制备方法，是将Al-Ca中间合金、Al-RE中间合金和Al-Sr中间合金加入到熔融的镁合金AZ91D中；CN1400328披露了强韧阻燃镁合金，其组分包括Al、Zn、Mn、RE和Mg；CN1540016报道的铸造阻燃镁合金，其组分为Al、Zn、Mn、RE、Be和Mg。上述专利文献中的RE为混合稀土元素。可见现有公开的稀土类阻燃镁合金的组成都是以常用镁合金Mg-Al系和Mg-Zn系合金为基体然后加入多种混合稀土元素的中间合金及其他中间合金，由此也导致现有公开的稀土类阻燃镁合金的制备方法在熔炼制备过程中不可避免地会卷入一些杂质，并且其制得的阻燃镁合金的耐热性即燃点还有待进一步提高。

CN200910069793.1阻燃泡沫镁合金及其制备方法所公开的是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，其制备工艺和制得的产品结构性能与非泡沫状的阻燃镁合金有本质的区别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种稀土阻燃镁合金及其制备方法，其是以纯镁为基体，将其和Mg-Y和Mg-Dy中间合金同时加入，使其一起熔化的方式所制得的镁钇镝三元阻燃镁合金，其组成的原子百分比是：Mg_96.0～98.19Y_0.31～0.5Dy_1.5～3.5。该方法克服了现有公开的稀土类阻燃镁合金的制备方法在熔炼制备过程中不可避免地会卷入一些杂质的缺点，并且其制得的阻燃镁合金的耐热性即燃点得到进一步提高。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种稀土阻燃镁合金，是镁钇镝三元阻燃镁合金，其组成元素的原子百分比是Mg_96.0～98.19Y_0.31～0.5Dy_1.5～3.5。

上述一种稀土阻燃镁合金的制备方法，其步骤是：

第一步，配料

按组成元素的质量百分比为Mg∶Y∶Dy＝96.0～98.19∶0.31～0.5∶1.5～3.5称取纯镁、Mg-Y中间合金和Mg-Dy中间合金原料，其中，Mg-Y中间合金含Y的质量百分数为29.05％其余是Mg，Mg-Dy中间合金含Dy的质量百分数为29.025％其余是Mg；

第二步，稀土阻燃镁合金的熔炼