[发明专利]一种添加钇、钙的阻燃镁合金及其制备方法

说明书

一种添加钇、钙的阻燃镁合金，其组分占合金总质量的百分比分别为：Mg 84.9‑88.55%、Al 7.5‑9.0%、Zn 0.2‑0.8%、Mn 0.15‑0.5%、Si 0.3%、Y 3.0‑4.0%和Ca 0.3‑0.5%。该合金的制备方法为：先将ZM5铸造镁合金在熔剂覆盖保护下熔化成液体，然后以Mg‑Y、Mg‑Ca中间合金的形式向熔体中添加Y和Ca，搅拌，扒去浮渣及覆盖剂，升温至720‑740℃加入Al‑Ti‑C或Al‑C中间合金进行变质处理，最后，在750‑760℃进行精炼与一定的静置孕育后浇注成型。本发明的阻燃镁合金在低于750℃温度下的大气中不易产生氧化燃烧，减少了覆盖熔剂用量。

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及到一种阻燃镁合金及其制备方法。

背景技术

在镁合金熔炼过程中，由于镁的化学性质活泼，与氧的亲和力很强，且在熔炼温度下具有很高的蒸汽压（700℃，镁的蒸汽压为875 Pa，铝为4.19×10-6 Pa），很容易与空气中的氧气发生反应。因此，在镁合金熔炼过程中，必须采取必要的保护措施。

目前主要有两种保护措施：覆盖盐类熔剂和覆盖反应性气体。覆盖盐类溶剂是通过将低熔点的卤盐混合物覆盖在熔体表面，在较低温度下熔化成为液态，在合金液面铺开，阻止镁与空气的接触，从而保护纯镁及镁合金不氧化燃烧，但是，保护熔剂一般由氯盐和氟盐组成，在使用过程中会产生大量有刺激性气味的盐类蒸汽（如HCl、Cl2）和熔剂夹杂，对周围环境和合金力学性能造成破坏。覆盖反应性气体法是在镁合金液的表面覆盖一层能与镁反应生成致密氧化膜的气体，从而隔离空气中的氧。目前常用的保护气体是SF6或SO2，含SF6混合气体的保护效果最优，但是，采用SF6气体存在较大不足，首先，SF6气体对全球变暖的作用是CO2的23900倍，对温室效应影响较大；其次，在现有生产条件下，需有复杂的混气装置和密封装置，且从熔炼炉到浇注炉也需要复杂的输送设备。含SO2混合气体也可被用作保护气体，但当SO2从气氛中消失时，该表面就会破裂，镁熔体即发生燃烧。同时，SO2气体本身具有较强的腐蚀性与刺激性，对熔炼设备与操作人员带来安全危害。因此，需要寻找更加绿色环保，操作简便的镁合金熔炼保护方法。研究表明，向镁合金中添加适量的Ca和Y等元素能够提高镁合金的阻燃性能，但是，添加上述元素会粗化合金组织而降低材料性能。

镁合金熔炼变质的目的是改变合金的组织形态，该工艺可降低合金晶粒尺寸、改善材料的力学性能。对于含铝镁合金，细化效果最好的是碳质孕育剂法，该法常用的细化剂为菱镁矿或C2Cl6，但是，菱镁矿中含有结晶水，经菱镁矿变质的合金易产生缩松，且其衰退期过短，产生MgO夹杂的同时消耗大量熔剂；C2Cl6虽有显著的除气和细化效果，但同样造渣比较严重，且反应过程中产生有毒气体，对环境造成严重污染。因此，在添加阻燃合金元素基础上，开发适用于Mg-Al合金的高效无污染变质剂，对促进镁合金的生产应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种在大气中熔炼时不易产生氧化燃烧的阻燃镁合金，并提供一种对含铝的镁合金采用无污染、效果好的中间合金变质工艺的制备方法。