[发明专利]一种稀土镁合金的短流程制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土镁合金的短流程制备方法，属于镁合金熔炼冶金领域。该方法以稀土氧化物REO和MgO为原料，在电解质熔液中进行电解；然后向熔液中加入纯镁，进行熔化，搅拌，除渣，过滤及纯净化，冷却，凝固，得到高质量的稀土镁合金铸锭。稀土镁合金中添加稀土元素直接以稀土氧化物和氧化镁为原料，通过增加电解工序，应用稀土镁合金熔炼过程中必须添加的覆盖剂氟化物溶剂作为电解质，与纯镁一起熔炼，通过过滤以及深度纯净化处理，得到稀土镁合金。本发明缩短了含Gd、Y、Nd元素的稀土镁合金的生产流程，锭坯稀土元素分布均匀，波动小，收得率高，生产能耗低，提高了稀土镁合金铸锭质量，提升了生产效率，降低了原材料和生产成本。

技术领域

本发明涉及一种稀土镁合金的短流程制备方法，具体为一种能有效缩短含Gd、Y、Nd元素的稀土镁合金生产流程，提高铸锭质量以及降低成本的制备方法，属于镁合金熔炼冶金领域。

背景技术

稀土元素Gd、Y、Nd在镁合金中具有显著的时效强化效应，在此基础上通过成分优化设计研发Mg-Gd-Y系、Mg-Gd-Y-Nd系等稀土镁合金室温高温力学性能优良，在航空航天领域应用广泛。传统的熔铸稀土镁合金工艺为：纯镁熔化→添加稀土元素→搅拌→添加精炼剂精炼→除渣→过滤及纯净化→冷却→凝固。稀土元素的添加主要有两种添加方式：一种是采用纯稀土添加镁熔体中，通过合金化制备合金。另一种是通过Mg-RE中间合金添加稀土元素。

上述添加方式有以下问题：1)Mg-RE(Gd、Y、Nd)中间合金可以通过电解共析制备，纯Gd、Y、Nd稀土金属通过真空蒸馏除去镁得到，见专利200610075921.X。得到的稀土以及中间合金都非常昂贵，导致稀土镁合金的原材料成本高；2)将纯稀土或者稀土-镁中间合金后再添加到纯镁中熔化，导致制备稀土镁合金，均涉及二次熔化，生产流程长，生产成本高；3)由于稀土元素比重比镁大，在制备过程中用纯稀土和Mg-RE中间合金添加都会导致稀土元素沉降，造成锭坯容易元素偏析，导致大尺寸铸锭质量不易控制；4)稀土元素熔点比镁熔点高很多，在熔炼过程中需要提高熔化温度，造成镁烧损。上述原因也是Mg-Gd-Y系、Mg-Gd-Y-Nd系等稀土镁合金在汽车、轨道交通等民用领域尚未得到广泛的应用的因素之一。

发明内容

本发明目的是提供一种有效缩短含Gd、Y、Nd元素的稀土镁合金生产流程，提高铸锭质量以及降低成本的制备方法。本发明可有效缩短含Gd、Y、Nd元素的稀土镁合金生产流程，降低原材料成本和生产成本，提高铸锭质量的制备方法，可扩大稀土镁合金的应用领域。

本发明采取的关键措施之一是在稀土镁合金传统生产工序中加入电解工序，添加的原材料为REO和MgO的混合材料，既缩短了生产流程，又降低了稀土镁合金原材料成本和生产成本。

本发明采取的关键措施之二是在电解熔液中直接加入纯镁制备稀土镁合金。有两大好处：一方面不用再像传统添加方式为了熔化稀土而提高熔液温度，反而因纯镁熔点低，降低稀土镁合金的制备温度，减少纯镁的烧损，降低能源的消耗；另一方面电解后稀土元素是离子形态存在，稀土元素以离子形态加入纯镁中，使稀土元素在铸锭中分布更均匀，减少偏析，提高铸锭的质量。

本发明稀土镁合金的短流程制备方法，用于制备含Gd、Y和Nd中两种以上元素的稀土镁合金，如Mg-Gd-Y系、Mg-Gd-Nd系、Mg-Y-Nd系和Mg-Gd-Y-Nd系镁合金，能有效缩短含Gd、Y、Nd元素的稀土镁合金生产流程，提高铸锭质量以及降低成本的制备方法。

本发明的方法，在稀土镁合金传统生产工序中加入电解工序，原材料为REO和MgO的混合材料，既缩短了生产流程，又降低了稀土镁合金原材料成本和生产成本；然后在电解熔液中直接加入纯镁制备稀土镁合金。

一种稀土镁合金的短流程制备方法，包括如下步骤：

(1)以稀土氧化物REO和MgO为原料，在电解质熔液中进行电解；

(2)向熔液中加入纯镁，进行熔化，搅拌，除渣，过滤及纯净化，冷却，凝固，得到稀土镁合金铸锭。