[发明专利]一种稀土镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

作为工程中最轻的结构材料，镁合金拥有良好的机械加工性、尺寸稳定 性、电磁屏蔽性以及阻尼抗震性，被广泛应用在航空航天、海工、基地建设、 运输、医疗器械、汽车制造和3C产业等各个领域，被称为″21世纪绿色工 程材料″。实际应用表明，当工作温度超过120℃时，镁合金晶界发生滑移导 致蠕变，其力学性能急剧降低，进一步，镁合金的导热系数较小，仅为72w/m·k， 以上缺陷严重制约该合金的工业化应用。

稀土被称为″工业维生素″，具有特殊的化学活性和物理活性，是改善 镁合金铸造性能、机加工性能、高温力学性能、导热性能最有效和最具实用 价值的元素。稀土作为合金化元素，不仅可以净化合金熔体、同时可以通过 固溶、沉淀、细化晶粒、弥散强化等方式提高镁合金的强度、硬度和力学性 能以及耐热性能，使其能够在恶劣环境下满足工作要求。

但是，目前稀土镁合金尚处于研发阶段，其合金配比、熔炼和成型工艺 并不成熟，不能适用于大规模的生产。因此，优化合金配方，使其具有高强 度、导热率和耐热性，同时改善熔炼和成型工艺使其产业化成为扩大镁合金 应用的立足点，开发配方优异、性能优良，且价格低廉的稀土镁合金可望成 为镁合金扩大应用的突破点和发展动力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度高、散热性好且高温力学性能优良的稀 土镁合金及方法简单易行，适用于大规模的工业生产的制备方法。

本发明提供了一种稀土镁合金，包括如下质量含量的组分：RE1～5％， Sr0～1％，Zn0.2～2％，Zr0～1％以及余量的Mg，所述RE为稀土元素。

优选的，所述RE为Sm、La、Ce和Y中的一种或几种。

优选的，所述稀土镁合金包括如下质量含量的组分：Sm2.5～3.5％，Sr 0.2～0.8％，Zn0.5～1.5％，Zr0.1～0.5％以及余量的Mg。

本发明还提供了上述稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属Mg和其他合金原料进行预热；

(2)将预热好的金属Mg熔炼，得到镁液；

(3)将所述步骤(2)中得到的镁液合金化，得到镁合金液；

(4)将所述步骤(3)中得到的镁合金液静置，然后精炼除渣，得到纯 净的镁合金液；

(5)将所述步骤(4)中得到的镁合金液进行压铸，得到稀土镁合金。

优选的，所述步骤(1)中金属Mg和其他合金原料的预热温度为 290～310℃。

优选的，所述步骤(2)中金属Mg的熔炼温度为705～725℃；所述金属 Mg的熔炼过程在保护气体下进行。

优选的，所述保护气体为N₂和SF₆的混合气体，N₂的流量为1.2～1.8L/min， SF₆的流量为0.24～0.3L/min。

优选的，所述步骤(3)中合金化的具体操作为：当原料中没有含Zr的 合金原料时，温度为650～670℃时加入合金原料。

优选的，所述步骤(3)中合金化的具体操作为：当原料中有含Zr的合 金原料时，含Zr的合金原料加入温度为750～770℃，其他合金原料的加入温 度为650～670℃。

优选的，所述合金化在覆盖剂的保护下进行，覆盖剂的加入量为镁合金 液总质量的1～2％。

优选的，所述步骤(4)中静置温度为680～770℃，静置时间为25～35min。

优选的，所述步骤(4)中精炼温度为680～760℃，精炼时间为15～20min， 除渣温度为680～730℃。

优选的，所述步骤(5)中压铸温度为700～710℃。

本发明提供的稀土镁合金，具有强度高、导热性好、高温力学性能好以 及成型性好的特点，常温下的热导率高达101W/m·k，较AZ91D合金提高40％； 常温抗拉强度较AZ91D提高10％，200℃时较AZ91D合金提高50％，250℃ 时较AZ91D合金提高71％，300℃时较AZ91D合金提高19％，克服了镁合金 工作温度超过120℃时力学性能显著下降和导热率低的缺陷，可用于散热器、 发动机壳体等对散热、耐热要求较高的结构件。