[发明专利]一种镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型镁合金，该镁合金为一种新型中间合金，本发明特别涉及一种用于汽车零部件用的新型镁合金，以及一种用于制备该镁合金的方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础并添加其他元素熔炼而成的合金，其具有密度低、比强度和比刚度高、减震性能好、导电导热性能良好、加工性能良好等诸多优点，因此是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中普遍使用的轻质金属结构材料。但同时，镁合金操作易于氧化燃烧、耐热性差、耐蚀性能差、在潮湿空气中容易氧化和腐蚀等缺陷，因此作为零部件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。另外，镁的密度比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300MPa，因此主要用于制造低承载力的零部件。因此，只有进一步提高其强度等力学性能，镁合金才能用作需要较高承载能力的部件，在更大范围，特别是汽车工业领域中得到进一步应用。

常规的熔炼法在生产制造镁合金部件过程中，由于镁元素性质活泼，在高温下易氧化、燃烧，蒸汽压高，容易蒸发损失等问题，需要进行氩气保护，通过控制压力来避免镁元素的损伤，操作过程复杂。近年来兴起的粉末冶金方法具有能够最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，且生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品等优势，日益受到青睐。

碳化钛TiC具有熔点高、导热性能好、硬度大、化学稳定好、不水解、高温抗氧化性好等优点，高纯度的碳化钛粉末通常由TiO₂与炭黑在通氢 气的碳管炉或调频真空炉内于1600℃～1800℃高温下反应制得。由于碳化钛硬度、高温强度等力学性能良好，因此它成为硬质合金的重要生产原料，通常用于制造耐磨材料、切削刀具材料、机械零件、以及熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚。但目前采用碳化钛颗粒来改善镁合金力学性能的报道鲜见。

另外，稀土元素被称为合金的“维生素”，通过向合金中加入不同种类的适量合金元素，能够显著提高合金的性能，特别是取得某些方面，例如声光电磁等方面的特殊性能，因此广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。但目前采用稀土元素来改善镁合金力学性能的报道鲜见。

发明内容

本发明的发明人鉴于以上所述，提出了采用粉末冶金的方法，通过向镁基合金中添加碳化钛颗粒和稀土元素来获得新型镁合金，以提高镁合金的力学性能，扩大镁合金的使用范围。

具体地，本发明通过以下方式实现了上述目的：

根据本发明的一个实施方式，提供了一种镁合金，其具有如下成分：

P：12.5-17％(质量分数，下同)；TiC：1.5-2％；稀土元素：0.1-0.25％。

根据本发明的一个实施例的镁合金，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为45-50％。

根据本发明的一个实施例的镁合金，所述稀土元素中Mg含量为80-85％。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于生产以上所述的新型镁合金的方法，其包括以下步骤：

步骤一：以规定的质量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化钛及稀土元素；

步骤二：在10～20℃的条件下将所述粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇，搅拌时间为10-15分钟；

步骤三：将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成坯块并烘干，压制时温度在25～35℃，压力在65-70KN；

步骤四：将制作完成的所述坯块置于真空加热炉中，并充入Ar，使加热炉处于真空状态下，压力保持在4.5×10^-3Pa以下，将加热炉升温至500-550℃，保温1-2小时；

步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却获得成品。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述镁粉为100-150目。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述赤磷粉为100-150目。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述碳化钛的粒径为300μm-350μm。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为45-50质量％。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述步骤二中温度为15℃。

根据本发明的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述步骤三中的温度为30℃。