[发明专利]一种镁-钇合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁-钇中间合金的制备方法，特别涉及一种杂质少、含量可控性强的镁-钇合金的制备方法，属于镁-稀土合金制备技术领域。

背景技术

镁合金是目前应用的最轻的结构金属材料，其具有高的比强度和比刚度及优良的铸造性能，在汽车、电子、航空航天等领域对减重和节能降耗特别显著，具有广阔的应用前景。虽然镁合金室温性能优异，然而较差的耐热性能限制了镁合金的应用，因此采用各种方式来改善镁合金的高温性能是镁合金广泛应用的关键。目前除了通过在镁合金中添加稀土等元素提高其耐热性能外，利用准晶相改善镁合金的蠕变性能和热稳定性也是一个重要的研究手段，特别是Mg-Zn-Y准晶相增强镁基合金的高温性能改善尤为明显。

然而制备Mg-Zn-Y准晶合金对于成分和凝固条件要求比较苛刻，尤其是稀土元素Y的成分控制尤为重要，由于在熔融金属镁中直接添加Y极容易造成稀土烧损，因此制备Mg-Zn-Y准晶合金过程中通常采用Mg-Y中间合金形式添加来减少Y的烧损。目前Mg-Y中间合金的制备有几下几种：

专利CN201210556082.9公开了一种镁-钇合金，其原料组成为：Y4.52-5.81%，Nd2.21-2.58%，Ni0.01-0.03%，Cu0.015-0.023%，其余为镁和杂质。该合金的制备方法是：将上述原料进行熔炼-浇注-挤压加工，即得。

专利CN200510119121.9公开了一种用高含水料电解制备稀土-镁中间合金的方法，该方法在熔融氯化物熔盐体系中，直接将含有0.56~5.4个结晶水的氯化钇和富镧混合氯化稀土的高含水料投入电解槽电解，生产Y-Mg或ML-Mg中间，解决了难以用高含水料电解制备稀土-镁中间合金的技术难题。

邓伟平等发表了一篇名为熔盐电解制取镁钇合金和金属钇的文章（邓伟平，曾兴蒂，池向东. 熔盐电解制取镁钇合金和金属钇.稀土.1997，,18（2）.），方法为：将配好的氟化钇、氟化锂混合物加入电解槽，插入阴极，起弧熔化电解质，不断补加混合物，当电解质液熔化相当量时，将氧化钇和氧化镁加入炉内，待镁熔化后，维持阴极末端被液态镁包围，调节电流至预定值，开始电解，电解完后提起阴极，舀出合金铸锭。

余秋新等发表了一篇名为在氯化物熔体中钇镁共沉积的研究的文章（余秋新,杨绮琴,刘冠昆.在氯化物熔体中钇镁共沉积的研究.稀有金属,1985,8 6 :35），在 KCl-YCl₃-MgCl₂熔体中,用电解共沉积法制备了含钇60%左右的钇镁合金。

上述这些制备方法不仅能耗较大，且在制备过程中有的会产生有毒气体，污染环境，危害人体健康，除此之外，采用这些方法制备镁-钇中间合金过程中不可避免的会引入杂质元素如Fe、Ni、Mn等，不能形成高纯度的镁钇合金，这对以镁钇合金制备Mg-Zn-Y准晶相也非常不利。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种镁-钇合金的制备方法，该方法原料加入方式独特，在真空条件下熔融，熔融后快速凝固，制备过程安全、无环境污染，所得的镁-钇中间合金无杂质、合金中元素含量可控性强。

本发明将镁分成两种形式进行熔融，一部分以镁粉的形式与钇粉混合压制成块，另一部分以镁粒的形式存在，将镁-钇块和镁粒混合后加入真空密封的石英管中，经过熔融快速凝固，得到镁-钇合金。在制备过程中，通过对镁、钇元素的加入方式、熔融方式和凝固方式的搭配实现了合金中无杂质混入、合金中元素含量可控性强的技术目的，使纯度高的、所需组分的镁-钇合金的制备易于实现。 

本发明具体技术方案如下：

一种镁-钇合金的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）选择镁粉和镁粒作为元素镁的原料，选择钇粉作为元素钇的原料；

（2）将镁粉和钇粉充分混合，压制成块；

（3）按照镁-钇合金的组成，将上述镁-钇块与镁粒放入石英管中，然后将石英管抽真空后密封；

（4）竖直放置石英管，对其进行加热，使石英管内的原料熔融，在熔融过程中，石英管沿其中心轴左右摆动，熔融完毕后将石英管迅速置于10-20℃的温度下冷却，待石英管内的液体完全凝固后打破石英管，所得产品即为镁-钇合金。

本发明镁钇合金中，钇的含量可达20～38wt%，余量为镁，还有可能带有原料中引入的微量杂质。因整个熔融过程以及冷却过程均在真空过程中进行，因此制备过程中不会有杂质引入，相比与现有其他方法，所得合金杂质含量少。