[发明专利]一种钇铈镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，具体涉及一种的钇铈镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的工程结构材料，具有比重小、比强度和比刚度高、减振性好和易于回收等优点，用于机动车壳体可以减轻自重，节省能源，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料。但是，镁合金易氧化,常温条件下只有三个基面滑移系，难以发生塑性变形，且高温条件下极容易燃烧。目前镁合金的成型方式大多数为铸造成型，这极大的限制了镁合金在工业中更广泛地应用。因此,新型阻燃大变形镁合金材料的开发已经成为镁合金研究和开发的主要方向之一。而常用的AZ和AM系的合金无法保证其强度和塑性同时提高, 难以满足镁合金板材的大变形轧制成型要求。近年来稀土AE系镁合金发展迅速，解决了很多性能不足的问题，但是合金中稀土元素总量均超过8％，有的甚至达到20％以上，增加了合金的成本。在保证合金性能的基础上，加入低廉的其他合金元素，实现共同强化的效果，已经成为新型镁合金开发的热点，也具有十分重要的现实意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种钇铈镁合金及其制备方法，制得的该钇铈镁合金强度塑性均可满足生产要求，性能良好，且经济成本低，可以大批量生产。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案是：

一种钇铈镁合金，其特征在于：制得的该钇铈镁合金由以下重量百分比的组分组成：稀土元素Y：2.5％～3.5％、稀土元素Ce：0.7％～2.0％、Ca：0.5％～ 1.0％、Zr：0.3％～0.8％，余量为镁和微量杂质，组分的百分比之和为100％。

作为优选，上述组分的重量百分比组成为：稀土元素Y：3％，稀土元素Ce：1.5％，Ca：0.9％，Zr：0.6％，余量为镁和极微量的杂质。

所述稀土元素Y，稀土元素Ce的质量百分比之和为3.2％～5.5％。

上述钇铈镁合金的制备方法，其特征在于，采用井式电阻坩埚加热炉，在CO₂+SF₆混合气体的保护下熔炼，熔炼过程是：

先将电阻感应炉温升至740℃～750℃，加入经过预热至200℃的纯Mg，并通入保护CO₂+SF₆混合气体，其中，CO₂的通入量为130ml/min，SF₆的通入量为20ml/min；

待纯镁完全熔化后，依次加入中间合金Mg-30％Ce、Mg-30％Ca和Mg-30％Y，待中间合金完全熔化后，温度升至760℃～780℃，将SF₆由20ml/min调为 40ml/min，加入中间合金Mg-30％Zr，并立即扒渣，之后搅拌3min；

持续通入调整SF₆后的CO₂+SF₆混合气体，静置3min后，加入精炼剂，精炼剂含量为6％的六氯乙烷；再按常规方法通入氩气精炼6～10min；

精炼完成后780℃条件下保温静置20min，将温度降低到720℃，进行浇铸，即获得铸态钇铈镁合金。

与现有的技术相比，本发明制备工艺简单、成分合理，所制备的含钇铈的镁合金具有优良的综合力学性能，价格相对低廉且具有优良的塑性和优异的高温强度。以制备的Mg-3Y-1.5Ce-0.9Ca-0.6Zr铸态钇铈镁合金为例，其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别是195.35MPa、117.49MPa和21％。

附图说明

图1是本发明制备的钇铈镁合金的铸态组织扫描图。

以下结合附图和实施例和具体的工艺过程对本发明作进一步细详的说明，本发明不限于下述的实施例。

具体实施方式

本发明制得的钇铈镁合金由以下重量百分比的组分组成：稀土元素Y： 2.5％～3.5％、稀土元素Ce：0.7％～2.0％、Ca：0.5％～1.0％、Zr：0.3％～0.8％，余量为镁和微量杂质，组分的百分比之和为100％。

制备原理和优势如下：

高温下熔炼钇铈镁合金，合金液面可能发生如下化学反应:

2Mg(l)+O₂(g)＝2MgO(s)(1)

4/3Y(l)+O₂(g)＝2/3Y₂O₃(s) (2)