[发明专利]一种利用液态金属阻燃的铸造用镁合金及加工工艺

说明书

本发明公开了一种利用液态金属阻燃的铸造用镁合金及加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:In:1.0‑1.2wt.%,Sn:3.0‑3.5wt.%,Bi:2.5‑2.8wt.%,Ti:0.4‑0.6wt.%,Al:5.0‑8.0wt.%,Cu:2.0‑2.8wt.%,Si:1.8‑2.5wt.%,Mn:0.2‑0.4wt.%，余量为镁。该材料为镁合金的阻燃提供了一种基于表面形成液态金属层的材料学方案，且该合金为铸造镁合金。该合金的实施和产业化会大大推动我国在高端领域对优质镁合金材料的商业升级需求。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镁合金。

背景技术

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，比重是1.74g/cm³，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4。自然界镁的储存十分丰富，是地壳中仅次于铝、铁，是第三个丰度最高的结构金属。金属镁的首要用途是用作合金添加元素；其次是制造适于作结构件的铸造和变形镁合金；最后是用于钢铁脱硫。

在镁中添加一系列的合金元素后形成了镁合金。按照制造方法，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金。不管是铸造镁合金还是变形镁合金，都具有一系列的优点：（1）在比强度方面。镁合金的比强度比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。（2）在电磁波屏蔽方面。镁合金的电磁波屏蔽性能效果好。使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。（3）在机械加工性能方面。镁合金比其它金属的切削阻力小，在机械加工时可以较快的速度加工。（4）在减振方面。由于镁合金对振动能量的吸收性能好，使用在驱动和传动的部件上可减少振动。

镁合金早在二战前即以其在多种结构（如飞机结构件）上的适用性，而成为最轻的优质金属结构材料。镁合金作为结构件使用，在过去除在航空航天领域应用外，由于成本原因没有像铝合金那样得以广泛应用。随着新型镁合金设计的发展，越来越多的镁合金已经用于航空航天领域，并取得了很大的市场销售量。在交通领域，为了解决能耗和环保问题而大量的使用镁合金。镁合金能减轻车重和降低燃油消耗，安全和舒适方面优于铝和铸铁。在汽车工业的推动下，镁合金在过去十年内，以年均15％的增长速度在不断扩大市场。此外手机外壳、手提电脑、高级视听设备及数码相机的外壳中已广泛使用镁合金零部件，充分发挥镁合金质轻、耐用、减振、屏蔽无磁性等功能。镁合金生产与应用的领域和用途不断拓展，大有方兴未艾之势。

镁合金极其活泼的天然属性也带来了严重的使用问题。在一定的温度，压力和气流环境下，镁合金会由于摩擦或者外火而导致镁合金的燃烧。镁合金的燃烧速度很快，从燃烧到结束仅仅20秒左右，难以采取常见的灭火措施。因而在对材料安全性能要求高的场合限制了镁合金的进一步使用。为了解决镁合金的燃烧问题，人们在镁合金中添加了Ca，从而燃烧过程中在镁熔体的表面生成一层比较致密的CaO和MgO混合物氧化层。由于该氧化层阻挡作用，使得氧气接触镁合金熔体受到抑制，从而避免了镁合金的燃烧。此外，还可以通过在镁合金表面通过阻燃涂层技术来发挥阻燃的积极作用，但是还不能从根本上解决镁合金的燃烧问题。

材料是人类社会赖以生存的物质基础，纵观人类发展的历史，每种重要新材料的发现和应用都把人类改造自然的能力提升到一个新的水平。在科技日新月异的当代社会，每一项重大科技的突破也很大程度上都是依赖于相应的新材料的发展。新材料是现代科技发展之本，现阶段高新技术的发展往往以新材料技术为突破。考虑到镁合金的应用领域和使用量，可以说新型镁合金材料的开发和应用，在某种程度上代表着一个国家的科技水平。

得益于中国工业的转型升级及中国经济地位的显著提升，镁合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对大力推广镁合金的市场需求量提供了充足的社会基础。可以预见的是镁合金会在工业领域和国防领域展现出更为广阔的应用前景。我国拥有丰富的镁资源，镁贮量居于世界首位，发展镁合金具有广阔的前景。目前，面临国际镁合金高速发展的有利局面，开发和利用好我国镁资源具有十分重要的现实意义。

发明内容