[发明专利]一种添加稀土La和Sc优化镁合金性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加稀土La和Sc优化镁合金性能的方法，具体涉及Mn-4%Al合金性能优化技术领域。

背景技术

镁合金尤其是Mn-4%Al合金具有比强度和比刚度高、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成型等优点,被誉为“21世纪绿色工程材料”。镁-铝系合金是目前应用最为广泛的镁合金系列,该系列镁合金室温组织主要为α-Mn和β-Mn17Al12相,其中β相常以离异共晶的形式呈网状分布于晶界处,对合金的耐腐蚀性能和塑性极为不利。向Mn-Al系列镁合金中添加一定量的稀土元素不仅可细化基体组织,使β-Mn17Al12相以细小弥散形态分布；同时还可提高合金高温抗蠕变性能、耐腐蚀和阻燃性能。但是,在合金凝固过程中生成的铝稀土相以针状或杆状形态沿晶界分布；而且通过固溶等热处理手段也不能有效改变其形态和分布。以针状形态存在的稀土相,对Mn合金基体产生很强的割裂作用,当合金受力时,易引起应力集中,对合金强韧性十分不利。对变形镁合金而言,其铸态组织对后续加工工艺影响较大,若能对其铸态组织进行有效控制,则可望得到更为理想的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种添加稀土La和Sc优化镁合金性能的方法，能够使Mn-4%Al合金中的β-Mn17Al12相以细小弥散形态分布，提高合金的强度和塑性，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

一种添加稀土La和Sc优化镁合金性能的方法，在Mn-4%Al合金铸态温度为760℃时加入稀土La和Sc元素，所述稀土La元素以质量分数计为1%，所述稀土Sc元素以质量分数计为1%，余量为Mn-4%Al合金，采用常规的冶炼方式进行冶炼。

所述的稀土元素La以中间合金的方式添加，该中间合金为Mn-La合金。

所述的稀土元素Sc以中间合金的方式添加，该中间合金为Mn-Sc合金。

本发明的有益效果：

本发明通过在铸态Mn-4%Al合金加入La和Sc以后,会使合金基体组织结构发生变化,产生了弥散分布的LaSc新相。根据Orowan机制,弥散均匀分布的第二相质点在塑性变形过程中会阻碍位错的运动,从而产生显著的强化作用,同时颗粒相的质点对基体的割裂作用小,不易在基体造成应力集中,因此又能改善合金的塑性。

附图说明：

图1为Mn-4%Al合金组织图；

图2为只添加La后的Mn-4%Al合金组织图；

图3是添加La和Sc以后Mn-4%Al合金组织图。

具体实施方式：

实施例：

本发明用原料为纯Mn(99.99%)、纯Al(99.99%),配制Mn-4%Al-1%La、Mn-4%Al-1%La-1%Sc系列镁合金。配料时分别以Mn-La、Mn-Sc中间合金形式向合金中添加La、Sc元素,配料过程中考虑了合金元素的烧损率。合金在电阻炉中,采用低碳钢坩埚进行熔炼,过程中采用CO2、SF6混合气体作为保护气体。当电炉温度升到400℃~500℃时,加入纯镁和纯铝块,配制Mn-4%Al合金,在760℃时加入Mn-Sc、Mn-La中间合金,等中间合金熔化后搅拌静置15min,在730℃浇入温度为280℃的金属铸型中,铸成Φ15mm×150mm的试棒。为了消除取样位置对晶粒大小的影响,所有试样均在试棒同一部位取样。试样经粗磨、细磨和抛光后,采用4%硝酸酒精溶液浸蚀,侵蚀时间10s左右。采用Olympus H2-UMA型金相采集系统,对合金的铸态组织进行观察。

从图1中可知，Mn -3%Al合金室温组织主要为α-Mn和β-Mn17Al12相,其中β相常以离异共晶的形式呈网状分布于晶界处。

从图2和图3可以看出,只添加La时,合金中已没有网状的β-Mn17Al12相出现,而是以细小的点状或不规则的块状存在而且数量较少,同时合金中出现了较多的针杆状新相；而La、Sc同时加入时合金中出现了黑色的球块状相,此时针状相已不能明显的观察到,β-Mn17Al12相被打散呈点状或不规则的块状弥散分布。