[发明专利]高强度稀土镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料类领域，具体为一种高强度稀土镁合金的制备方法。

背景技术

镁铝合金是一种在铝合金中加入镁金属的合金，镁铝合金的优点，在于它有跟钢一样的强度和硬度，但重量却比钢轻得多，跟塑胶很接近。因此，广泛应用于交通工具、3C产品及航空航天等领域。镁铝合金由镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成，以Mg-Al基为代表的轻质镁合金具有铸造工艺性能优良、热裂倾向小、成本低等优点已经在汽车、电子产品等推广应用，但是其室温强度及塑性较差限制了该类合金能够在更加广泛的领域应用。稀土元素被引进到镁合金中，开发出具有高强高韧的稀土镁合金。传统高强高韧镁合金主要以Mg-Al系为主，其抗拉强度220～350Mpa，延伸率4～10％之间。现有技术中，这些高强合金一直是调整以稀土等位代表的元素的含量来提高其性能，但是基本上已很难有大的突破，必须在传统的工艺基础上进行较大的改进才能得到性能更好的材料。申请号为200410053069.7，提供了一种新型镁合金及其复合材料的制备工艺，突破了现有的镁合金及其复合材料粉末冶金工艺。其步骤包括熔炼镁合金锭、球磨制粉、热压烧结、热轧处理等。将粉末冶金和粉末烧结结合在一起，提高了镁合金及其复合材料的强度，改善了韧性。但是其没有利用到稀土等元素。

发明内容

本发明为了改进目前广泛应用的Mg-Al基合金强度和塑性低的性能，而提供一种高强度稀土镁合金的制备方法。

本发明是由以下技术方案实现的，一种高强度稀土镁合金的制备方法，首先制备镁铝合金锭，其中的各元素组成成分质量百分比为：Al：3％～5％，Zn：0.1％～1％，Sn，0.1～2.5％，Pb0.5-1.0％，Mn：0.1％～0.3％，Ce：0.01％～0.05％，La：0.01％～0.9％，Er：2.0％～2.5％，Ho为0.01％～1.0％，其余为镁。

制备步骤如下：按配比重量百分比称量材料，将工业用纯镁放入到熔炼坩锅中加热温度到500℃～600℃预热熔化，使用熔剂保护通入保护气体Ar，同时加入工业用纯锌、铝、锰，待上述金属完全熔化、温度达到720℃～740℃时加入铈、铒、钬等材料，然后连续搅拌至全部熔化；在模具中浇铸成锭，冷却切削得到粒径为1-4mm的粉末，再用球磨的方法使其粒度达到300-500微米，再混合加入总重量1％的粒径为10-30微米的铝粉，装入模具，在1个小时时间内逐渐给压力100-250mpa，期间保持温度为550℃。

本发明的特点和有益效果：本发明使用了微米级别的铝粉和镁铝合金粉末进行粉末冶金，通过超细化的粉末压力合成技术可以有效细化合金组织，减少合金组织缺陷，增强合金力学性能，提高合金强度和塑性的元素，强化合金基体，使塑性变形均匀化。突破了镁铝传统冶金的思路，使镁合金的综合性能得到改善，特别是强度和韧性得到大幅度提高。

具体实施方式

实施例1(Mg-3Al-0.1Zn-0.1Sn-0.5Pb-0.1Mn-0.01Ce-0.01La-2.0Er-0.01Ho)一种高强度稀土镁合金的制备方法，首先制备镁铝合金锭，其中的各元素组成成分质量百分比为：Al：3％，Zn：0.1％，Sn，0.1％，Pb：0.5％，Mn：0.1％，Ce：0.01％，La：0.01％，Er：2.0％，Ho为0.01％，其余为镁。制备步骤如下：按配比重量百分比称量材料，将工业用纯镁放入到熔炼坩锅中加热温度到500℃预热熔化，保护通入保护气体Ar，同时加入工业用纯锌、铝、锰，待上述金属完全熔化、温度达到720℃～740℃时加入铈、铒、钬等材料，添加的镧、铈元素可以通过镁-富铈中间合金的形式加入，镁-富铈中间合金中富铈包括铈、镧2种元素，添加的铒、钬元素是通过镁-铒中间合金、镁-钬中间合金形式加入。然后连续搅拌至全部熔化；在模具中浇铸成锭，冷却切削得到粒径为1-4mm的粉末，再用球磨的方法使其粒度达到300-500微米，再混合加入总重量1％的粒径为10-30微米的铝粉，装入模具，在1个小时时间内线性正比速度给压力从100-250mpa成型，，期间保持温度为550℃。

实施例2(Mg-5Al-1Zn-2.5Sn-1.0Pb-0.3Mn-0.05Ce-0.9La-2.5Er-1.0Ho)