[发明专利]一种掺杂Ca、Ho的镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂Ca、Ho的镁合金的制备方法，属有色金属合金的制备及应用的技术领域。

背景技术

镁及镁合金是最轻的金属结构材料，具有高的比强度和比刚度、良好的导电导热性、磁屏蔽性、阻尼减震性、可切削性，在航空、航天、汽车、电子、通讯等工业领域得到了广泛应用。

镁及镁合金虽然有较多的优良性能，但镁合金的耐高温性差、强度低，严重限制了镁合金的应用范围，现有的稀土镁合金耐高温性能良好，但成本较高，因此制备耐高温性能好、强度高、且成本较低的镁合金是当前研究的重要课题。

由于镁及镁合金独特的化学物理性能，在制备和熔炼过程中，镁元素极易燃烧和蒸发，而且易氧化，给制备镁合金带来了很多困难，尤其是制备耐热镁合金还处于探讨和研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对镁合金耐高温性差、强度低的情况，采用一种新的熔炼技术和制备方法，在熔炼过程中添加碱土元素钙、稀土元素钬，制成镁合金锭，以提高镁合金的耐高温性能和强度。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁、铝、镁-钙中间合金、镁-钬中间合金、无水乙醇、氩气、细砂、砂纸、脱脂棉、凡士林，其组合准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³为计量单位

镁块:  Mg  1560g±2g   块体尺寸≤30×60mm

铝块:  Al   120g±0.5g  块体尺寸≤30×60mm

镁-钙中间合金：Mg₈Ca₅   200g±0.5g  块体尺寸≤30×60mm

镁-钬中间合金：Mg₆₀Ho₂  120g±0.5g  块体尺寸≤30×60mm

无水乙醇：CH₃CH₂OH   200mL±5mL 

氩气：Ar  100000cm³±100cm³

细砂：5000g±100g

砂纸：400粒 200×0.5×100mm  1张

脱脂棉：500g±10g 

凡士林：500g±10g 

制备方法如下：

(1)、精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

镁： 固态块状 99.99 %

铝： 固态块状 99.99 %

镁-钙中间合金：固态块状 99.98 %

镁-钬中间合金：固态块状 99.98 %

无水乙醇：液态液体 99.99%

氩气：气态气体 99.5%

细砂：固态砂粒

砂纸：固态纸状

脱脂棉：固态絮状

凡士林：液态粘稠状

(2)、预制开合式模具

对浇铸使用的模具要进行预制，模具结构为开合式，模体材料为不锈钢，外形尺寸为500 mm ×400 mm ×200 mm，型腔形状为圆筒形；

(3)、制备掺杂钙、钬的镁合金锭

掺杂钙、钬的镁合金的制备是在真空熔炼炉内进行的，是在加热、真空、氩气保护、添加钙、钬中间合金、外水循环冷却下完成的；

清理真空熔炼炉，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物，用脱脂棉蘸取无水乙醇擦拭炉口、炉盖及密封圈，擦拭后涂抹凡士林，并密封； 

用金属刷、金属铲清除坩埚内残留物质，并用脱脂棉蘸取无水乙醇擦拭清洁；

预热坩埚、不锈钢模具，在加热炉内预热，预热温度300℃； 

称取镁块1560g±2g、铝块120g±0.5g放入熔炼坩埚中，熔炼坩埚底部设置磁子搅拌器；

称取镁-钙中间合金块200g±0.5g，镁-钬中间合金块120g±0.5g，置于熔炼炉上部的加料仓中；

放置不锈钢模具并调整模具位置，使坩埚浇注口对准模具浇注口；

密闭熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内真空度压强达10^-3Pa；

开启氩气瓶，向熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强达10²时，停止输入氩气，并恒定炉内压强；

开启熔炼坩埚电源，开始熔炼，坩埚以10℃/min的速度升温，加热温度达到720℃±5℃并恒定，使镁块、铝块融化成熔液，磁子搅拌器搅拌；