[发明专利]一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg－Al－Mn压铸镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，属于金属材料类领域。

背景技术

随着汽车工业的发展，目前镁合金的应用已由盖类小零件扩展到大型部件和动力系统，这就对镁合金的强度、塑性、阻尼性能提出了更高要求。以AM60为代表的Mg-Al-Mn合金由于具有铸造工艺性能优良、塑性佳、减震性能好等优点而得到广泛应用。然而此类合金也存在强度低、耐蚀性差的固有性能缺点，限制了其进一步扩大应用。为解决这些缺点，稀土元素被引入合金体系中，以期在保持该系合金的优良塑性前提下，提高其强度、耐蚀性能，从而扩展该系合金的应用领域。

富铈混合稀土是目前市场应用最普遍的混合稀土之一，其主要成分为La、Ce、Pr、Nd。由于近期Pr和Nd金属的工业应用范围扩大、需求增加，因而从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd。因此从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd的含La、Ce的混合稀土形成了大量积压且廉价的镧铈稀士亟待开发应用。镧铈混合稀土不能得到充分的利用，是对资源的巨大浪费和对环境的严重威胁，在这种情况下开发镧铈稀土的应用市场必要而紧迫。

利用分离高价元素后的低价格镧铈稀土，在AM60镁合金的基础上开发新型高强高韧镁合金，使该系合金的性能得到提升，应用范围更加广泛。同时也为闲置的稀土资源找到了用武之地。这既提高了镁合金产业的整体水平，又解决了镧铈稀土资源产需矛盾、产销不平衡的问题，实现稀土和镁产业的和谐发展。

发明内容

本发明目的针对目前AM60压铸镁合金强度低、耐蚀性差的不足之处，提供含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金。通过在AM60合金的基础上加入一定量的镧铈混合稀土，在保持并提高基合金优良塑性的前提下，本发明合金改善了力学性能、耐腐蚀性能，与AM60镁合金相比有了明显的提高，符合当前市场需要镁合金发展的方向。

本发明的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金，其组成按质量百分比是Al为5.7％～6.3％，Mn为0.27％～0.4％，Ce为0.1％～1.5％，La为0.1％～1.5％，杂质元素Fe≤0.02％，Cu≤0.002％，Si≤0.01％，Ni≤0.001％；该合金由质量百分比为97％～90％的AM60镁合金和质量百分比为3％～10％的镁-镧铈中间合金为3％～10％制成；所述的镁-镧铈中间合金是由配比为质量为80％的镁锭与质量为20％的镧铈混合稀土制成；所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20％～80％，La为80％～20％，其他稀土元素为≤1％。

在制备方法上，本发明之合金不同于传统镁合金之处在于：先制成镁-镧铈中间合金，再在熔炼的过程中加入镁-镧铈中间合金。此工艺过程中稀土损耗少，易于调控成分，熔炼时间缩短，从而提升了合金品质，降低制造成本。

本发明的一种含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金的制备方法如下：

(1)按镁锭的质量为80％、镧铈混合稀土的质量为20％的配比配料，把镁锭和镧铈混合稀土放入铸铁或石墨坩埚中加热熔化并升温至780℃，搅拌均匀后浇铸成镁-镧铈中间合金；熔炼过程中通入SF₆∶CO₂体积比为1∶200的保护气体，所述的镧铈混合稀土为从富铈混合稀土中分离出Pr和Nd后的镧铈混合稀土，其成分按质量百分比是Ce为20％～80％，La为80％～20％，其他稀土元素为≤1％；

(2)按质量百分比为97％～90％的AM60镁合金和质量百分比为3％～10％的镁-镧铈中间合金的配比配料，把AM60镁合金为基合金，将其预热到200℃后放入铸铁坩锅，该坩埚加热到300℃，通入SF₆∶CO₂体积比为1∶200的保护气体，待镁合金完全熔化且熔体温度达到720℃时加入镁-镧铈中间合金，镁-镧铈中间合金预热到200℃；当温度升至740℃，镁-镧铈中间合金完全熔化时通氩气搅拌精炼10分钟；然后静置30分钟，当熔体温度下降到700℃时，在冷室压铸机上进行压铸，得到含镧铈混合稀土的高强高韧Mg-Al-Mn压铸镁合金。

本发明的有益效果：(1)Mg-Al-Mn合金的强度性能得到明显提高：其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到：220-240MPa、103-110MPa、8-11％。在相同工艺条件下，比AM60镁合金的上述机械性能指标(205MPa、90MPa、7％)有了明显提高。