[发明专利]一种超声Mg-Al-Zn-Mn-Nd耐蚀稀土镁合金的制备方法

说明书

一种超声Mg‑Al‑Zn‑Mn‑Nd耐蚀稀土镁合金的制备方法，将Mg‑Al‑Zn‑Mn系合金放入730‑750℃炉温的坩埚中加热熔化后，加入铝箔纸包裹小块状Mg‑20%Nd中间合金，保温待合金全部熔化；然后将超声变幅杆伸入合金熔体中间歇超声处理，强度1000‑2000w，每次15‑20秒，间隔15‑20秒，总时间700‑900秒；最后快速浇注到已预热金属模具中，所得合金各组分重量百分比：铝7.0‑9.1%，锌1.2‑1.5%，锰0.7‑0.9%，钕0.5~1.5%，余为镁。本发明合金的第二相组织分布更加均匀，同时稀土元素的添加形成了自腐蚀电位低的阴极相，使得合金整个腐蚀性能得到显著的改善。

技术领域

本发明属于合金或有色金属的处理技术领域。

背景技术

镁-铝（Mg-Al）合金由于优异的性能和低廉的价格，被广泛的应用于多种形式的机械部件，是目前应用最为广泛的高强度变形镁合金。但是因为镁固有的活性，较小的电负性和较负的电极电位，所以镁合金极易被腐蚀。为了解决这个问题，需要开发新型的镁合金。

近年来，稀土合金化处理是提高镁合金耐蚀性的有利途径之一。李晓等人研究表明：在AZ31和AZ91镁合金中添加稀土元素Sm，合金中容易形成的Al₂Sm金属间化合物会减慢合金的微电偶腐蚀的速率，显著改善合金的耐腐蚀性。T. Zhang等人指出，加入Nd元素后，孪生和位错密度的减小使阳极的腐蚀速率降低。同时，均匀分散的Al₃Nd在微电偶腐蚀中能降低阴极还原反应速率，从而提高合金的耐腐蚀性。相关研究表明，稀土相Al₂Sm的自腐蚀电位为-1.010V_SCE，而稀土相Al₂Y的自腐蚀电位与之相比更正，而Al₂Nd的自腐蚀电位比Al₂Sm更负。合金中微电偶腐蚀的阳极相和阴极相之间的腐蚀电位差的减小有益于改善合金的耐腐蚀性。

然而，合金的耐蚀性不仅与腐蚀电势有关，而且与合金的微观结构有关。第二相粒子的微观结构，特别是尺寸、数量、分布等，在镁合金的耐腐蚀性能中起着关键作用。超声波在熔体中传播时，会产生正压相和负压相，破坏熔体的结构完整性，可有效细化镁合金中的第二相，同时在声流作用下使得细化的第二相更加均匀地分布在合金中。合金中细小的、均匀分布的第二相组织可以有效改善镁合金的腐蚀形貌，抑制严重的局部腐蚀发生，形成轻微的全面腐蚀，从而对镁基体起到保护作用，提高合金的耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种Mg-Al-Zn-Mn-Nd耐蚀稀土镁合金的制备方法，超声作用下，合金的第二相组织分布更加均匀和细化，同时稀土元素的添加形成了自腐蚀电位更低的阴极相，使得合金整个腐蚀性能得到显著的改善。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种超声Mg-Al-Zn-Mn-Nd耐蚀稀土镁合金的制备方法，其特征是将Mg-Al-Zn-Mn系合金放入730-750℃炉温的坩埚中加热至熔化后，加入用铝箔纸包裹的小块状Mg-20%Nd中间合金，保温7-10分钟待合金全部熔化；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为1000-2000w，每次超声脉冲时间为15-20秒，非脉冲时间为15-20秒，超声时间总计700-900秒；最后将合金熔体快速浇注在已经预热的金属模具中，所获得的合金的各组分的重量百分比为：铝为7.0-9.1%，锌为1.2-1.5%，锰为0.7-0.9%，钕为0.5~1.5%，余量为镁。

本发明的技术效果是：超声作用下，合金的第二相组织分布更加均匀和细化，同时稀土元素的添加形成了自腐蚀电位更低的阴极相，使得合金整个腐蚀性能得到显著的改善。

附图说明

图1为实施例1条件下制备的合金的纵切面扫描电子显微镜(SEM)图。

图2为实施例4条件下制备的合金的纵切面扫描电子显微镜(SEM)图。