[发明专利]一种镁基合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁基合金的制备方法，特别是一种各组元溶沸点差异大的镁基合金材料的制备方法。

背景技术

随着新型的镁合金体系如Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Li及多元镁基合金体系如Mg-Zn-Zr-Nd、Mg-Gd-Y-Zr的研究开发和应用，多组元熔沸点差异大的镁合金制备工艺备受关注，多组元镁合金的准确制备与结构调控，成为了新型镁合金研究与开发的重点和难点。

镁是一种比较活泼的金属，熔沸点低，饱和蒸气压大，熔炼过程中易损耗，在第二组元熔点较高时，合金熔融温度较高，镁的损耗更难以控制。对于镁合金的熔炼，比较常用的保护方法有：a)添加覆盖剂，即在镁合金液面上撒一层氯盐或氟盐的覆盖剂，形成一层薄薄的保护层，但溶剂保护熔炼时产生如HCl、Cl₂等有毒气体污染环境，同时也会引入溶剂杂质；b)气体保护，在熔炉上面加一密封的气室，其内充以保护气体如SO₂、SF₆，使镁液面形成一层中厚的保护膜，抑制镁的挥发。但SO₂气体有腐蚀性，味道难闻，而SF₆具有强烈的温室效应，未来将会被环保立法禁止使用。

另外，镁基非晶合金与镁基非晶复合材料的许多优异特性使其作为结构材料、功能材料广泛应用，常用的镁基非晶制备主要有薄膜沉积、机械球磨等方法，成本高、组织不均匀、不易规模化生产等缺点严重制约了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种各组元熔沸点差异大的镁基合金材料的制备方法。该工艺设备简单，制备的镁基合金成分准确可控，可用于制备镁含量从低镁到富镁较宽范围的各种镁基合金。

实现本发明目的的技术方案是：

一种各组元溶沸点差异大的镁基合金，该材料的原子比成份组成为Mg_xM_l00-x，式中0＜x≤90，M为稀土金属元素La、Ce、Pr、Nd、富铈或富镧混合稀土，过渡金属元素Co、Al、Mn、Fe、Cr、Ti、Cu、Zr中的一种或几种。

一种各组元溶沸点差异大的镁基合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)将M组分先熔铸成块，作为中间合金置于熔炼容器的上部；

(2)将易挥发的镁原料以细小颗粒置于容器的下部，上部和下部作间隔处理；

(3)在炉腔内充入保护氩气；

(4)调节感应电流功率，控制熔炼容器上部和下部的加热速率，确保置于上部的M组分熔块先进入熔融状态，随后熔融状态的M合金液体流入下部，覆盖处于预热状态的镁颗粒，使镁颗粒从上层至下层逐层熔化，同时磁力搅拌，使合金组织均匀化，冷却后即制得成分准确的母合金。

(5)将步骤(4)所得的母合金熔融后，采用常规的吸铸工艺，即制备得到相组成均匀的晶态镁合金材料；或当式中66.7≤x≤90时，熔融后采用甩带急冷工艺，可制备得到非晶形态的镁合金材料。

步骤(1)、(2)所述的M熔块与镁颗粒的平均体积比为100-500∶1。

步骤(2)所述的间隔处理，即满足熔炼初始时，M熔块与镁原料隔开但相通。

步骤(3)所述的充入的保护氩气压强为0.5-1.5atm。

步骤(4)所述的M组分和镁合金溶液温度控制在650-750℃。

本发明一种镁基合金材料的制备方法的工艺流程为：

熔炼M组分，制成大块状，置于容器上部→Mg制成细粒置于容器下部→感应加热M组分，使之熔融，流入Mg细粒→磁力搅拌，使成分均匀，冷却得到母合金→熔融母合金，采用吸铸工艺(或甩带急冷工艺)制备晶态合金(或非晶态合金)。

本发明的优点是：镁组元含量可在很宽的范围内变化，从低镁合金到富镁合金，特别是适用于制备各组元溶沸点差异大的镁基合金；与吸铸工艺相结合，可制备得到相组成均匀的晶态镁合金材料；与甩带急冷工艺相结合，可制备得到具纳米晶、非晶形态的镁合金材料。

附图说明

图1为本发明实施例1熔炼的Mg_33.3Ni_66.7合金X射线衍射谱与标准结构数据库PDF#355-2227MgNi₂对比示意图；

图2为本发明实施例2熔炼的Mg₇₀(L_a0.25Ni_0.75)₃₀合金X射线衍射谱图；