[发明专利]一种熔体吸气型自发泡多孔镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种熔体吸气型自发泡多孔镁合金及其制备方法，包括：3～18wt％的Zn，3～18wt％的Al，2～15wt％的Nd，Zn：Al：Nd的质量比为1：(0.8～1)：(0.35～1.2)，余量为镁。本发明提供的多孔镁合金中含有Nd、Zn和Al，原料熔化后能够大量吸附并溶解大量的气体，在凝固过程中，随着温度的降低，气体逐渐析出从而形成气泡，从而达到自发泡的目的。本发明提供的熔体吸气型自发泡多孔镁合金不需要借助任何发泡剂、增粘剂或者任何特殊的铸造工艺及条件就可以实现多孔镁合金的制备，因此，本发明提供的多孔镁合金是一种自发泡多孔镁合金，可制备大尺寸复杂构型的表面无气孔的样件。

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及熔体吸气型自发泡多孔镁合金及其制备方法。

背景技术

泡沫金属材料(多孔金属材料)同时兼具金属和气孔的特性，已经成为新型结构、功能一体化材料中最重要的体系之一，成为了当今材料发展的前沿热点。上个世纪80年代，发达国家在泡沫铝制备技术上已经取得了突破，开发出了一系列泡沫金属生产的成熟工艺，从而大大推动了泡沫铝的生产与应用。目前，日本、德国等发达国家在泡沫铝金属材料研究领域仍然处于世界领先地位。我国对泡沫铝的研究起步比较晚，在近几十年也有了很大的进步。目前泡沫铝作为功能材料与结构材料已经有较为广泛的应用，但是仍然存在很多的问题，比如泡沫铝相对较低的比强度和比刚度严重制约了其在工程材料方面的应用。镁及镁合金具有比强度和比刚度高，且密度也较铝合金低的特点，因此是最理想的泡沫金属基体材料。但由于镁的活性较高，采用传统的泡沫铝制备工艺极其产生爆炸等危险，且制备出的泡沫镁品质较差。虽然泡沫镁的吸能等性能明显优于泡沫铝，但其制备难度较高、均匀性较差，与所有泡沫金属材料一样，无法一次性制备结构复杂的大型零部件。因此，开发新型多孔镁合金是泡沫材料发展的主要方向之一，对多孔材料的发展具有重要的意义。

目前，多孔合金材料的制备方法主要通过特殊的方法，如熔体发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、固-气共晶凝固法、粉末冶金法、二次发泡法等。这些方法都需要借助特殊的条件或者添加剂，无法避免地会在合金材料中引入大量的杂质。比如：熔体发泡法是目前多孔金属材料成本较低、应用最广的制备方法之一，主要借助发泡剂如粉煤灰微球、碳酸镁、碳酸钙等，同时需要借助其他合金化元素的添加来提高镁合金熔体粘度。渗流铸造法主要借助于多孔垫片材料，制备开孔泡沫镁合金，工艺具有一定的爆炸风险等等。因此这些多孔材料的性能受杂质影响很大，且无法制备大尺寸复杂构型的零部件。多孔材料产品都需要机加成零部件，导致表面暴露出很多的气孔，对镁合金的防腐处理增加难度或者无法进行表面防腐处理，从而限制了多孔镁合金的应用。

目前还没有一种依靠传统铸造方法就可以完成发泡的多孔镁合金材料，也没有利用铸造放置制备表面无孔的多孔镁合金产品。传统铸造法制备镁合金不仅成本低，而且简单、安全，复杂构型的表面无孔的多孔镁合金产品可进行各种表面处理，提高多孔材料的应用领域。因此，适用于重力铸造的多孔镁合金材料必将成为多孔镁合金发展的必然趋势。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种熔体吸气型自发泡多孔镁合金，本发明提供的多孔镁合金孔隙率可调、尺寸可调、力学性能尤其是吸能性能优异。

有鉴于此，本申请提供了一种熔体吸气型自发泡多孔镁合金，包括：

Zn 3～18wt％；

Al 3～18wt％；

Nd 2～15wt％；

且Zn、Al和Nd的质量比为1：(0.8～1)：(0.35～1.2)；

Mg余量。

优选的，Zn的含量为4～15wt％。

优选的，Al的含量为4～15wt％。

优选的，Nd的含量为3～12wt％。