[发明专利]复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金及其燃点测试方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金及其燃点测试方法，属于镁合金材料技术领域。

背景技术

金属镁及其合金是迄今在工程中应用的最轻的结构材料。常规镁合金比铝合金轻30%~50%，比钢铁轻70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件质量。同时，镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性。镁合金具有优良的力学性能，特别适用于轻质结构件。镁的这些优点使其被誉为“ 世纪绿色工程金属结构材料”。随着航空航天、汽车轻量化、通信产品及消费电子类产品等领域对镁合金的需求增大，大大刺激了镁工业的发展，同时对镁工业的创新和产业提升提出了更高的要求。Mg-Al-Zn系合金具有良好地铸造工艺性能，较高的力学性能，较小的热烈倾向，成本低等优点，成为应用最广泛的镁合金，如 AZ31、AZ61、AZ80、AZ91等等。

但是，由于镁的化学性质活泼，极易与空气中的氧气发生反应，产生剧烈的燃烧。这一过程将发出刺眼的光芒，同时散发出大量的烟雾和热量，更加速了镁合金的燃烧。镁合金的这种易氧化燃烧的特点为镁合金的生产、加工和处理带来极大的困难，极大的限制了镁合金的广泛应用，因此提高镁合金的燃点，获得较为理想的阻燃镁合金一直是镁合金研究的一个重要课题。

早期已经有诸多的研究表明，稀土元素作为微合金化元素，加入到镁合金中可以有效提高镁合金的燃点，并且以化合物形式存在，不会对产品造成污染。[CN 102660704 A]公开了一种高温阻燃镁合金，通过对AZ91D合金中加入钙、锶、RE、铍等元素，提高了材料的着火点，使材料在710 °C，在没有机械破坏液面的状态下能长时间保持阻燃状态。[CN 101629 261 A]公开了一种镁钇镝三元阻燃合金于600～720°C下加热熔炼，在600°C、650°C、720°C附近进行间歇性通入99.5 vol. % CO₂ + 0.5 vol. % SF₆ 混合气体，获得阻燃性能较高的镁合金。然而对于商用镁合金中应用最广泛的AZ31镁合金，尽管对其组织和性能的研究较多，但都没有涉及阻燃性能的研究，如果在提高性能的基础上提高AZ31镁合金的阻燃性能，将会大大提高其应用领域范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金及其燃点测试方法，所述的复合添加稀土Nd和Y的镁合金燃点高，其燃点测试方法简单。

本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金，其特征在于，该复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金由下列组分及质量含量所组成：铝：2.6-3.7%、锌：1.03-1.28%、钕：0.66-1.41%、钇：0.77-1.72%，其余为镁，上述个组分质量百分含量之和为100%。

上述的复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金的燃点测试方法，其特征在于包括以下过程：

1. 熔炼稀土镁合金铸锭

（1）将纯度为99.7%的铝材，纯度为99.95%的锌材，Mg与质量含量为28%Nd的中间合金，Mg与质量含量为30% Y的中间合金，以及纯度为99.95%的镁用砂轮打磨掉表面的氧化皮，备用；

（2）按照铝：2.6-3.7%、锌：1.03-1.28%、钕：0.66-1.41%、钇：0.77-1.72%，其余为镁，这种配比称量所需要的镁材，铝材，锌材以及两种稀土-镁的中间合金，先将镁材，铝材放入电阻炉的坩埚内，在SF₆保护气氛下加热到740℃得到金属液，再将锌材和中间合金放入坩埚内继续加热至熔融，不断搅拌使成分均匀并同时将浮在合金液上方的残渣扒除；

（3）将炉温降至720℃，静置一段时间将金属熔液浇铸到金属模具中，得到复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金；

2. 测定复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金燃点

（1）从铸锭上切取规格为Φ14×14mm的圆柱型试样，将试样放入温度为500℃的电阻炉中进行燃烧测试；

（2）控制炉温的升温速率为5℃/min，获取试样表面温度与升温时间的对应曲线图；

（3）当试样表面温度与升温时间的对应曲线图出现拐点时，并且伴随试样产生白烟，此时该曲线的拐点所对应的温度即为复合添加稀土Nd和Y的阻燃镁合金的起燃温度点；

（4）出现拐点后继续采集5分钟后，停止采集。