一種制備稀土鎂合金的方法
【專利摘要】一種制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1. 將金屬M(fèi)g、各種純稀土中間合金、其他原料、操作工具和設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱；S2. 將預(yù)熱好的原料在保護(hù)氣體下依次合金化，得到合金液A；S3. 將各種純稀土中間合金依次加入到所述步驟（2）中得到的合金液A中，再進(jìn)行熔化攪拌，得到合金液B；S4. 將所述步驟（3）中得到的合金液B進(jìn)行攪拌、撈渣、精煉、靜置及打渣，得到純凈且均勻化的鎂合金液；S5. 將所述步驟（5）中得到的鎂合金液進(jìn)行壓鑄，得到鎂合金試樣或產(chǎn)品。本發(fā)明改變反應(yīng)原料的構(gòu)成，從而降低成本的同時(shí)，保證產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)不變。
【專利說明】
-種制備稀±鎮(zhèn)合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種低成本制備稀±儀合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀合金是迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度僅相當(dāng)于侶的2/3,鋼的1/4,使其 擁有很高的比強(qiáng)度及比剛度。另外，儀合金還具有良好的阻尼減震性、機(jī)械加工性、尺寸穩(wěn) 定性和易回收等特點(diǎn)，使其被廣泛運(yùn)用于3C產(chǎn)業(yè)、汽車制造和航空航天配件等方面。在資源 儲(chǔ)量方面，我國(guó)的儀資源儲(chǔ)量特別豐富，運(yùn)為我國(guó)儀工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了物質(zhì)保證。
[0003] 稀±(簡(jiǎn)稱RE)對(duì)儀合金具有"四強(qiáng)四化"的作用，即儀合金添加 RE進(jìn)行合金化有利 于改善儀合金的各項(xiàng)性能，尤其是在提高儀合金的高溫強(qiáng)度和耐蝕性方面尤為突出。然而， 稀±儀合金烙體或合金錠的生產(chǎn)成本極高，極大的阻礙了稀±儀合金的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用，故此， 亟待開發(fā)出一種低成本制備稀±儀合金的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述市場(chǎng)需求和稀±儀合金生產(chǎn)成本高的不足，提供一種 低成本制備稀±儀合金的方法。此制備方法制備的稀±儀合金具有成本低，與常規(guī)方法制 備的稀±儀合金錠或烙體質(zhì)量相同，且能用于生產(chǎn)壓鑄產(chǎn)品。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供W下的技術(shù)方案： 一種低成本制備稀±儀合金的方法，此方法是根據(jù)稀±儀合金成分，確定RE種類及質(zhì) 量百分比，在制備稀±儀合金時(shí)，不使用稀±元素與非稀±元素的中間合金(簡(jiǎn)稱半稀±中 間合金)為原材料，而是直接使用稀±元素與稀±元素的中間合金(簡(jiǎn)稱純稀±中間合金） 為原材料，然后添加到未使用稀±的合金化儀烙體中，從而制備出稀±儀合金錠或烙體。其 制備方法包括如下步驟： (1) 將金屬M(fèi)g、純稀±中間合金、其他原料、操作工具和設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱； (2) 將預(yù)熱好的原料(除純稀±中間合金)在保護(hù)氣體下依次合金化，得到合金液A; (3) 將所述步驟(2)中得到的合金液A添加到純稀±中間合金，再進(jìn)行烙化攬拌，得到合 金液B; (4) 將所述步驟(3)中得到的合金液B進(jìn)行攬拌、拱渣、精煉、靜置及打渣，得到純凈且均 勻化的儀合金液； (5) 將所述步驟巧）中得到的儀合金液進(jìn)行壓鑄，得到儀合金試樣或產(chǎn)品。
[0006] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中金屬M(fèi)g、純稀±中間合金、其他原料、操作工具和設(shè)備的預(yù) 熱溫度為220~330 °C，預(yù)熱時(shí)間為0.5~3H; 優(yōu)選的，所述步驟(2)中的合金液溫度為680~780°C，N2的流量為0.8~1.8m3/H，SF6的流 量為 0.25~0.65ml/min。
[0007] 優(yōu)選的，所述步驟(3)中的加料溫度為730~790°C，攬拌時(shí)間為5~lOmin。
[000引優(yōu)選的，所述步驟(4)中的精煉溫度為720~770°C，精煉時(shí)間為10~30min，Ar流量為 0.1~0.5 m3/H。
[0009] 優(yōu)選的，所述步驟(4)中的靜置溫度為680~740°C，靜置時(shí)間為20~60min。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟巧）中的壓鑄溫度為680~720°C。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于減少了純稀±與非稀±元素合金化的過程（即未生 產(chǎn)半稀±中間合金），有效的降低了原材料的成本，且不影響生產(chǎn)的稀±儀合金錠及烙體的 特性，從而降低了稀±儀合金的生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、 設(shè)備和方法為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購的試劑、設(shè)備和常規(guī)使用的方法。
[0013] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述，本發(fā)明的實(shí)施例所用儀 合金的成分為A1，4.0%; Ce，2.0%; La，1.2%; Sm: 0.8%; Mn: 0.4%;余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。 W下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能W此來限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0014] 本發(fā)明具體實(shí)施例的技術(shù)方案是： (1) 將金屬M(fèi)g、金屬A1、金屬M(fèi)n粉和CeLaSm中間合金、操作工具和設(shè)備預(yù)熱； (2) 將預(yù)熱好的金屬M(fèi)g在保護(hù)氣體下烙煉，得到合金液A; (3) 將所述步驟(2)中得到的合金液添加金屬A1進(jìn)行烙化攬拌，得到合金液B; (4) 將所述步驟(3)中得到的合金液升溫添加 Mn粉，再烙化攬拌，得到合金液C; 巧)將所述步驟(4)中得到的合金液保溫添加 CeLaSm中間合金，再烙化攬拌，得到合金 液D; (6) 將所述步驟巧）中得到的合金液D依次進(jìn)行攬拌、拱渣、精煉、靜置及打渣，得到純凈 且均勻化的儀合金液； (7) 將所述步驟(6)中得到的儀合金液進(jìn)行壓鑄，得到壓鑄試樣。
[001引本發(fā)明將金屬M(fèi)g、金屬A1、金屬M(fèi)n粉和CeLaSm中間合金、操作工具和設(shè)備預(yù)熱。本 發(fā)明對(duì)所述的預(yù)熱操作沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的預(yù)熱技術(shù)方案即可。在 本發(fā)明中，所述預(yù)熱溫度優(yōu)選為220~330°C，更優(yōu)選為300~320°C;所述預(yù)熱時(shí)間優(yōu)選為0.5~ 3.0H，更優(yōu)選為1.0~1.5H。在本發(fā)明中，所述預(yù)熱作用是除去金屬M(fèi)g、金屬A1、金屬M(fèi)n粉、 CeLaSm中間合金、操作工具和設(shè)備中的水分，防止發(fā)生危險(xiǎn)。
[0016] 本發(fā)明將預(yù)熱好的金屬M(fèi)g在保護(hù)氣體下烙煉，得到合金液A。本發(fā)明對(duì)所述的烙煉 操作沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的烙煉技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述烙煉 溫度優(yōu)選為700~730°C，更優(yōu)選為710~720°C。在本發(fā)明中，所述烙煉過程優(yōu)選在保護(hù)氣體下 進(jìn)行。本發(fā)明中所述保護(hù)氣體優(yōu)選為化和SF6的混合氣體，化的流量?jī)?yōu)選為0.8~更 優(yōu)選為0.9~1.1 m3/H; SF6的流量為0.25~0.65ml/min，更優(yōu)選為0.3~0.4ml/min。在本發(fā)明 中，所述保護(hù)氣體的作用是防止合金液的燃燒。
[0017] 本發(fā)明將烙煉好的合金液A添加金屬A1進(jìn)行烙化攬拌，得到合金液B。在本發(fā)明中， 需要保證金屬A1不與鐵相蝸接觸，其作用是防止相蝸被金屬A1腐蝕。在本發(fā)明中，所述烙煉 溫度優(yōu)選為700~730°C，更優(yōu)選為710~720°C。在本發(fā)明中，所述合金液A添加金屬A1的作用 是對(duì)純儀進(jìn)行合金化。
[0018]本發(fā)明將烙煉好的合金液B添加金屬M(fèi)n粉，并進(jìn)行烙化攬拌，得到合金液C。在本發(fā) 明中，金屬M(fèi)n粉需要使用侶錐包好，然后使用預(yù)熱好的加料勺壓入液面下，并使其懸置于液 體內(nèi)，待烙化后再攬拌均勻。在本發(fā)明中，所述烙煉溫度優(yōu)選為750~780°C，更優(yōu)選為760~ 770°C。在本發(fā)明中，所述合金液B添加金屬M(fèi)n粉的作用是除去儀烙體的雜質(zhì)Fe，降低RE的損 耗。
[0019]本發(fā)明將烙煉好的合金液C添加 CeLaSm中間合金進(jìn)行烙化攬拌，得至恰金液D。在 本發(fā)明中，需要保證CeLaSm中間合金不與鐵相蝸接觸，其作用是防止相蝸與CeLaSm中間合 金反應(yīng)消耗稀±。在本發(fā)明中，所述烙煉溫度優(yōu)選為750~780°C，更優(yōu)選為760~770°C。在本 發(fā)明中，所述合金液C添加 CeLaSm中間合金的作用是對(duì)烙體進(jìn)行合金化。
[0020] 本發(fā)明將合金液D依次進(jìn)行攬拌、拱渣、精煉、靜置及打渣，得到純凈且均勻化的儀 合金液。本發(fā)明對(duì)所述的拱渣和打渣操作沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的拱渣 和打渣技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述攬拌為人工攬拌，攬拌溫度優(yōu)選為730~76(TC，更優(yōu) 選為740~750°C;攬拌時(shí)間優(yōu)選為15~25min，更優(yōu)選為17~20min。在本發(fā)明中，精煉溫度優(yōu)選 為730~760°C，更優(yōu)選為740~750°C ;精煉時(shí)間為20~60min，更優(yōu)選為20~30min;精煉氣體為 Ar，流量?jī)?yōu)選為0.1~0.5 m^H，更優(yōu)選為0.2~0.3 m^H。在本發(fā)明中，靜置溫度優(yōu)選為710~ 740°C，更優(yōu)選為720~730°C ;靜置時(shí)間優(yōu)選為30~60min，更優(yōu)選為40~50min。
[0021] 本發(fā)明優(yōu)選在精煉后對(duì)儀合金液進(jìn)行成分分析。本發(fā)明對(duì)所述成分分析的操作沒 有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的成分分析的技術(shù)方案即可。本發(fā)明優(yōu)選在儀合 金烙體中間部位取樣進(jìn)行成分分析。在本發(fā)明中，優(yōu)選采用直讀光譜儀進(jìn)行成分分析。若成 分不合格，按照合金化方法進(jìn)行成分調(diào)整至成分合格。
[0022] 獲得成分均勻的儀合金液后，本發(fā)明對(duì)所述純凈的儀合金液進(jìn)行壓鑄，得到壓鑄 試樣。本發(fā)明對(duì)所述壓鑄的操作沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的壓鑄技術(shù)方 案即可。在本發(fā)明中，壓鑄時(shí)儀合金液溫度優(yōu)選為680~710°C，更優(yōu)選為690~700°C。在本發(fā) 明的實(shí)施實(shí)例中，所述壓鑄設(shè)備具體為280T冷室鑄鍛雙控壓鑄機(jī)。
[0023] 為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種低成本制備稀±儀 合金的方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0024] 實(shí)施例1 (1)配料:按91.45%的質(zhì)量含量和5%的燒損率稱取金屬M(fèi)g 47.5化g;按4.0%的質(zhì)量含量 和8%的燒損率稱取金屬A1 2.1化g;按0.4%的質(zhì)量含量及0.15%除鐵消耗的質(zhì)量含量和4%的 燒損率稱取金屬M(fèi)n粉0.29kg ;按4.0%的質(zhì)量含量和25%的燒損率稱取CeLaSm中間合金 2.化g，其中Ce元素所占合金比例為50%，La元素所占合金比例為30%，Sm元素所占合金比例 為 20〇/〇。
[00巧](2)預(yù)熱:將上述物料置于烤箱中預(yù)熱至32(TC。
[0026] (3)烙煉:將預(yù)熱好的金屬M(fèi)g裝入320°C預(yù)熱好的相蝸中，并在N2(1.0m3/H )和SF6 (30ml/min)的混合氣體保護(hù)下將相蝸內(nèi)溫度升至710°C。
[0027] (4)合金化：第一步，繼續(xù)把料溫控制為710°C，使用加料勺添加金屬A1并攬拌 5min;第二步，把料溫升高至760°C，添加使用侶錐包好的儘粉并攬拌5min;第S步，繼續(xù)把 料溫控制為760°C，使用加料勺添加 CeLaSm中間合金并攬拌5min。
[0028] 巧)烙體處理:第一步，小屯、的上下攬拌烙體20min，并同時(shí)控制烙體降溫至750°C; 第二步，靜置lOmin，拱去底渣并化去表面浮渣;第S步，使用Ar精煉25min;第四步，使烙體 靜置40min，并同時(shí)控制烙體降溫至730°C ;第五步，化去烙體表面浮渣。
[0029] (6 )成份分析:取部分烙湯，誘注成光譜分析試樣，并進(jìn)行成份分析，若成份不符合 目標(biāo)成分要求，則重復(fù)步驟(4)，直至成份符合要求。
[0030] (7)將烙煉好的合金在695°C進(jìn)行壓鑄。
[0031] 對(duì)比例1 (1)配料:按91.45%的質(zhì)量含量和5%的燒損率稱取金屬M(fèi)g 37.5化g;按4.0%的質(zhì)量含量 和8%的燒損率稱取金屬A1 2.1化g;按0.4%的質(zhì)量含量及0.15%除鐵消耗的質(zhì)量含量和4%的 燒損率稱取金屬M(fèi)n粉0.29kg;按3.2%的質(zhì)量含量和25%的燒損率稱取MgCeLa中間合金10kg， 其中Ce元素所占合金比例為7.5%，La元素所占合金比例為12.5%，Mg元素所占合金比例為 80%;按0.8%的質(zhì)量含量和25%的燒損率稱取MgSm中間合金2.化g，其中Sm元素所占合金比例 為20%，Mg元素所占合金比例為80%。
[0032] (2)預(yù)熱:將上述物料置于烤箱中預(yù)熱至320°C。
[0033] (3)烙煉:將預(yù)熱好的金屬M(fèi)g、MgCeLa中間合金、MgSm中間合金裝入320°C預(yù)熱好的 相蝸中，并在N2(1.0m3/H )和SF6(30ml/min)的混合氣體保護(hù)下將相蝸內(nèi)溫度升至710°C。
[0034] (4)合金化：第一步，繼續(xù)把料溫控制為710°C，使用加料勺添加金屬A1并攬拌 5min;第二步，把料溫升高至760°C，添加使用侶錐包好的儘粉并攬拌5min。
[0035] 巧)烙體處理:第一步，小屯、的上下攬拌烙體20min，并同時(shí)控制烙體降溫至750°C; 第二步，靜置lOmin，拱去底渣并化去表面浮渣;第S步，使用Ar精煉25min;第四步，使烙體 靜置40min，并同時(shí)控制烙體降溫至730°C ;第五步，化去烙體表面浮渣。
[0036] (6 )成份分析:取部分烙湯，誘注成光譜分析試樣，并進(jìn)行成份分析，若成份不符合 目標(biāo)成分要求，則重復(fù)步驟(4)，直至成份符合要求。
[0037] (7)將烙煉好的合金在695°C進(jìn)行壓鑄。
[003引將對(duì)比例、實(shí)施例1中得到的試樣進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為G B / T 2 21.8 - 2010,得到的拉伸測(cè)試結(jié)果見表1。
[0039] 親1掠伸娜I試結(jié)要
由W上實(shí)施實(shí)例可W看出，本發(fā)明提供的低成本稀±儀合金制備方法制備的試樣性能 與AE44性能相近，本發(fā)明制備方法并不影響材料本身特性，而成本卻降低了 38.78%。
[0040] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。應(yīng)當(dāng) 指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若 干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，包括如下步驟：51. 將金屬M(fèi)g、各種純稀土中間合金、其他原料、操作工具和設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱；52. 將預(yù)熱好的原料在保護(hù)氣體下依次合金化，得到合金液A;53. 將各種純稀土中間合金依次加入到所述步驟(2)中得到的合金液A中，再進(jìn)行熔化 攪拌，得到合金液B;54. 將所述步驟(3)中得到的合金液B進(jìn)行攪拌、撈渣、精煉、靜置及打渣，得到純凈且 均勻化的鎂合金液；55. 將所述步驟(5 )中得到的鎂合金液進(jìn)行壓鑄，得到鎂合金試樣或產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述的各種純稀土中間 合金為金屬鋁、金屬錳和鈰鑭釤合金。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述的加入順序?yàn)?，?加入金屬鋁，再加入金屬錳，最后加入鈰鑭釤合金。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述的稀土鎂鋁合金中 各組分占比為，A1 3 · 5~4 · 5%，Ce 1 · 5~2 · 5%，Lai~1 · 5%，SmO · 5~1%，錳0 · 3~0 · 5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟（1)中金屬M(fèi)g、 純稀土中間合金、其他原料、操作工具和設(shè)備的預(yù)熱溫度為220~330°C，預(yù)熱時(shí)間為0.5~3H。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的合金 液溫度為680~780°C，N2的流量為0.8~1.8m3/H，SF6的流量為0.25~0.65ml/min。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的加料 溫度為730~790°C，攪拌時(shí)間為5~lOmin。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的精煉 溫度為720~770°C，精煉時(shí)間為10~30min，Ar流量為0.1~0.5 m3/H。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的靜置 溫度為680~740°C，靜置時(shí)間為20~60min。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備稀土鎂合金的方法，其特征在于，所述步驟(5)中的壓鑄 溫度為680~720 °C。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK106048270SQ201610283753
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】李遠(yuǎn)發(fā), 張亞琴, 劉德茂, 陳亞, 劉海平, 高海亮, 黃維中, 宋卓能
【申請(qǐng)人】嘉瑞科技（惠州）有限公司