[发明专利]一种提高MgAlMn2Ni合金性能的退火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种MgAlMn2Ni合金的制备工艺，特别涉及一种提高MgAlMn2Ni合金性能的退火工艺。

背景技术

铝的应用在金属中十分广阔，仅次于钢铁，而且含量排位在首位的金属元素，因而被称为第二大类金属材料。7B50铝合金市场前景好、技术含量高、有发展后劲、能形成产业并对我省产业结构调整发挥重要作用。同时能保持性能、经济、环境、资源的协调平衡。是世界范围内推广和发展的方向，具有重要的社会效益和环境效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种提高MgAlMn2Ni合金性能的退火工艺，以获得性能优异的MgAlMn2Ni合金。

本发明的技术方案是：一种提高MgAlMn2Ni合金性能的退火工艺，包含以下步骤：第一步，将化学组成质量分数:63.1%La，26.0%Ce，2.7%Pr和8.2%Nd和纯度均高于99.8%的金属N、Mn、Al和Mg按化学计量比进行配料，采用真空感应熔炼方法分别制备Mm(NiCoMnAl)5和Mg2Ni合金;第二步，按设计的质量比95：5将两种合金称量并混合，再采用真空感应熔炼方法重熔制备质量分数Mm(NiCoMnAl)5/5%Mg2Ni铸态复合合金,熔炼时，取铸态复合合金放入石英玻璃管中，抽真空、充氩气、封管后进行退火热处理，退火温度分别为1023-1223K，退火时间为10h，退火后合金样品随炉冷却，获得退火态合金。

退火温度为1023K。

本发明的有益效果：通过对退火前后MgAlMn2Ni合金的相结构和电化学性能研究，得出以下结论:

(1)铸态MgAlMn2Ni合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相组成。而复合合金经退火处理后，合金中除了LaNi5相外，还出现了新相(La，Mg)Ni3。随退火温度的升高，由于Mg元素的减少，退火合金中新相(La，Mg)Ni3的含量减少。退火后，合金成分、组织更加均匀，合金内微观应变、晶格缺陷减小。

(2)与铸态MgAlMn2Ni合金相比，退火态合金的活化性能得到明显的改善。随退火温度的升高，合金的最大放电容量和高倍率放电性能均呈现出先增加后减少的变化规律，退火温度为1023K时，合金的以上性能均达到最佳。合金的容量保持率随退火温度的升高呈单调增加。

附图说明

图1为铸态和退火态MgAlMn2Ni合金的SEM照片。

具体实施方式

采用二步熔炼法制备MgAlMn2Ni合金。第一步，将混合稀土Mm(化学组成:63．1%(质量分数)La，26．0%(质量分数)Ce，2．7%(质量分数)Pr和8．2%(质量分数)Nd)和纯度均高于99．8%的金属(N、Mn、Al和Mg)按化学计量比进行配料，采用真空感应熔炼方法分别制备Mm(NiCoMnAl)5和Mg2Ni合金。第二步，按设计的质量比95∶5将两种合金称量并混合，再采用真空感应熔炼方法重熔制备Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni铸态复合合金。熔炼时，考虑Mm和Mg烧损和挥发。取铸态复合合金放入石英玻璃管中，抽真空、充氩气、封管后进行退火热处理，退火温度分别为1023、1123和1223K，退火时间为10h，退火后合金样品随炉冷却，获得退火态合金。使用美国PerkinElmer公司生产的OPTIMA7000V型电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)检验手段测定合金成分组成。合金的物相分析在荷兰Philips公司生产的PW1830型X射线衍射仪上进行，测试条件:Cu靶Kα射线，连续扫描，扫描速率1°/min，扫描范围为20～80°。采用Jade5.0软件进行点阵参数计算。日本日立公司生产的SU8010型冷场发射扫描电镜(SEM)分析合金的组织形貌。合金电化学性能测试在开口三电极测试系统中进行。

2合金微观组织和相结构

图1为铸态和退火态MgAlMn2Ni合金的SEM照片。由图1可看出，铸态合金组织和成分不够均匀，合金相无法区分;而退火合金随退火温度提高其组织和成分逐渐均匀化，退火合金由基体CaCu5型相(浅灰色区域α)和少量的PuNi型相(深色区域β)组成。

60次循环后退火态合金的容量保持率明显高于铸态合金。而且合金的容量保持率随退火温度的升高而单调增加，这说明退火处理有利于合金循环稳定性的改善。循环稳定性的改善主要归因于以下两个方面:(1)退火处理导致合金成分更加均匀，均匀的合金成分将抑制合金颗粒粉化，从而提高了合金的抗粉化能力有利于合金循环稳定性。