[发明专利]一种磁性镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其制备方法，特别涉及一种磁性镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的工程金属结构材料，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性好和易于回收的优点，满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的要求，并可替代工程塑料以满足3C（计算机、通讯、消费类电子）产品的轻、薄、小型化，高集成度以及环保方面的要求，成为现代汽车和3C产业的首选材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

到目前为止，在3C和汽车工业上的应用，主要是利用了镁合金密度低、减振好的特点。而对功能性结构镁合金的研究利用十分稀少，尤其是对磁性镁合金的研究很少涉及。磁性镁合金的概念很早就提出来了，磁性镁合金在数据存储和传感器等方面具有广泛的应用前景。通过对磁性镁合金的优化设计，有望开发出新一代可重复读写的高容量磁盘。同时，可以利用磁致伸缩的方法来测量镁合金结构件或者其他结构件的载荷，进而确定材料的安全范围。最后，通过电涡流原理，可以用来开发速度测试传感器件。 

但目前对磁性镁合金的研究还处于初级阶段。一方面，由于镁本身没有磁性，因此，需要通过合金化方法引入新的磁性中心进行适当修饰，才能开发出磁性镁合金。另一方面，由于磁性元素，如Fe、Co、Ni等，直接加入后，容易形成点腐蚀，严重影响了镁合金的抗腐蚀性能，因此，磁性镁合金的开发，一直是一个难题。直到最近，德国和日本的科学家才有所突破，如德国汉诺威大学巴赫教授课题组( Bach FW et.al. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2010 )开发的Mg-Sm-Co合金，将永磁体Sm-Co引入合金中，具有很好的磁性，是新一代磁盘存储的理想材料。但是，这种材料存在两个缺点：第一, 这种材料采用压铸的方法制备，Sm-Co体的分散很不均匀，这样的话，合金材料的力学性能不稳定，延伸率低；第二， Sm-Co的磁能积较低，导致制备出来的磁性镁合金的整体磁能积低，不能满足磁性传感器的要求。日本大学生产工学部的久保田正广教授（中国镁业网）使用的氧化铁系复合材料与镁粉，通过球磨然后等离子烧结的方法，制备出了磁性镁合金。但是，这种方法也存在三个很大的问题：第一, 这种材料是复合材料，铁相和镁相的电位差大，不耐腐蚀； 第二，反应过程中放热剧烈，工艺十分复杂，温度不容易控制；第三，合金的塑性低，成形性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单可控、能够提高磁能积、不易氧化、耐腐蚀性强的磁性镁合金及其制备方法。

本发明的磁性镁合金的主要化学成分为Mg-xZn-yLi-zNd₂Fe₁₄B，含量为质量百分数wt%：x为5-10 %，、y为5-10%、z为10-40%，上述原料均为纯金属粉或带。

上述耐蚀镁基合金的制备方法：

（1）Mg-xZn-yLi基体制备：将上述镁粉、锌粉和锂带在真空条件下熔炼，熔炼温度为450-700℃, 时间30-60 min, 得到块体，然后甩带，甩带速率为20-40 m/s，薄带厚度为50-200 nm。 

（2）球磨混合原料：在氢气保护条件下，将上述基体和钕铁硼磁铁放入球磨机进行球磨，氧化锆球和原材料的重量比为4:1-10:1，球磨机的转速为400-1500转/分钟，球磨1-5小时；每球磨0.5小时, 中间停留0.5小时。

（3）等离子烧结：将上述球磨混合均匀的粉体压制成直径为10-30 mm，高为10-40 mm的柱体，在290-310 ℃，在10-100 MPa压力下，烧结5-10 min，得到合金块体。

（4）轧制：将上述合金块体在200-250 ℃的条件下轧制成2-5 mm厚的合金薄片。

    本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、工艺简单、可控。

2、采用高磁能积的Nd-Fe-B为磁性体，使得合金的磁能积明显提高。 

3、合金的熔炼温度低，不容易氧化，不容易损失Nd-Fe-B磁性。 

4、采用Mg-Zn/Li合金作为基体，通过轧制得到致密的磁性镁合金，合金的塑性好。

5、合金组织均匀，Nd-Fe-B以化合物的形式存在，能够有效消除合金的点腐蚀，合金的耐腐蚀性能明显提高。这种新材料在医用植入、电磁开关、磁性密封和传感器等方面具有广泛的应用前景。

附图说明