[发明专利]一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。解决了现有多孔镁合金的制备都需要借助各种发泡剂、增粘剂或者需要特殊的工艺的问题。本发明的自发泡多孔镁合金，包括：2～12wt％的Zn，2～12wt％的Al，0.1～6wt％的Sm，0～0.8wt％的Mn，0～0.3wt％的Zr，0～0.5wt％的Si，0～1wt％的Ca，0～2wt％的Sr，0～0.5wt％的Ag，0～3wt％的La，0～3wt％的Ce，余量为Mg及不可避免的杂质元素。该多孔镁合金孔隙率可调，孔尺寸可调，力学性能优异，该多孔镁合金的制备方法基于传统铸造法，可靠、成本低、简单、安全。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金及其制备方法。

背景技术

以金属相和气相结合的多孔金属材料或者泡沫金属材料由于具有特殊的结构，兼具金属和气孔的特性，有多重特殊的性能，如密度小、比表面积大、吸收冲击能、隔音降噪、减震、电磁屏蔽性能好等。因此多孔金属材料在航空航天、汽车、建筑等领域具有广阔的应用前景。镁合金是目前在工程应用中密度最低的金属结构材料，是轻质多孔金属材料最理想的基体，同时镁对人体无毒，镁合金多孔材料的密度和力学性能都与人骨非常接近，同时其具有良好的生物相容性和可降解性，其多孔结构还可以增大细胞附着力；因此多孔镁合金在生物医学材料领域也具有巨大的应用前景。

现有技术中，多孔镁合金的制备方法主要包括熔体发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、固-气共晶凝固法、粉末冶金法、二次发泡法等。熔体发泡法主要借助发泡剂如粉煤灰微球、碳酸镁、碳酸钙等，同时需要借助其他合金化元素的添加来提高镁合金熔体粘度。渗流铸造法主要借助于多孔垫片材料，制备开孔泡沫镁合金，工艺具有一定的爆炸风险。熔模铸造法主要通过熔模方式制备开孔泡沫镁合金。固-气共晶凝固法主要以MgH₂粉末为发泡剂，通过定向凝固制备藕状多孔镁合金。粉末冶金法主要通过添加氢化物粉或者尿素等发泡剂，然后通过粉末冶金的方法制备气孔均匀的闭孔泡沫镁合金。二次发泡法是通过两步法制备多孔镁合金，需要发泡剂、增粘剂及铝粉等。另外还有一些其他的方法制备多孔镁合金，如高压铸造法(只有中心有多孔结构)、氢化钛发泡热轧板材。可以看出，现有多孔镁合金的制备都需要借助各种发泡剂、增粘剂或者需要特殊的工艺，如熔模、高压等。现有技术中还没有一种依靠传统铸造方法就可以完成发泡的多孔镁合金材料。传统铸造法制备多孔镁合金不仅成本低，而且简单、安全，必将成为多孔镁合金发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金及其制备方法，该多孔镁合金孔隙率可调，孔尺寸可调，力学性能优异，该多孔镁合金的制备方法基于传统铸造法，可靠、成本低、简单、安全。

本发明实现上述目的采取的技术方案如下。

本发明提供了一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金，包括：2～12wt％的锌(Zn)，2～12wt％的铝(Al)，0.1～6wt％的钐(Sm)，0～0.8wt％的锰(Mn)，0～0.3wt％的锆(Zr)，0～0.5wt％的硅(Si)，0～1wt％的钙(Ca)，0～2wt％的锶(Sr)，0～0.5wt％的银(Ag)，0～3wt％的镧(La)，0～3wt％的铈(Ce)，余量为镁(Mg)及不可避免的杂质元素。

优选的是，Zn在多孔镁合金中的质量含量为6％～9％。

优选的是，Al在多孔镁合金中的质量含量为6％～8％。

优选的是，Sm在多孔镁合金中的质量含量为0.6％～4％。

本发明提供了一种含稀土Sm的自发泡多孔镁合金的制备方法，包括以下步骤：

1)按组成取镁源、锌源、铝源、钐源、锰源、锆源、硅源、钙源、锶源、银源、镧源和铈源，熔炼，得到合金液；

2)将步骤1)得到的合金液进行重力铸造，得到含稀土Sm的自发泡多孔镁合金。