一种镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型镁合金，其包含：P：12.5‑17质量％；TiC：1.5‑2质量％；稀土元素：0.1‑0.25质量％，余量为Mg及不可避免的杂质。与传统的镁合金材料相比，强度由200～300MPa提高至330～415MPa，硬度和拉伸率也得到明显改善，可应用于汽车零部件等需要较大承载能力的部件的生产，具有广阔的应用前景。本发明专利技术还涉及一种用于生产该新型镁合金的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型镁合金，该镁合金为一种新型中间合金，本专利技术特别涉及一种用于汽车零部件用的新型镁合金，以及一种用于制备该镁合金的方法。
技术介绍
镁合金是以镁为基础并添加其他元素熔炼而成的合金，其具有密度低、比强度和比刚度高、减震性能好、导电导热性能良好、加工性能良好等诸多优点，因此是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中普遍使用的轻质金属结构材料。但同时，镁合金操作易于氧化燃烧、耐热性差、耐蚀性能差、在潮湿空气中容易氧化和腐蚀等缺陷，因此作为零部件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。另外，镁的密度比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300MPa，因此主要用于制造低承载力的零部件。因此，只有进一步提高其强度等力学性能，镁合金才能用作需要较高承载能力的部件，在更大范围，特别是汽车工业领域中得到进一步应用。常规的熔炼法在生产制造镁合金部件过程中，由于镁元素性质活泼，在高温下易氧化、燃烧，蒸汽压高，容易蒸发损失等问题，需要进行氩气保护，通过控制压力来避免镁元素的损伤，操作过程复杂。近年来兴起的粉末冶金方法具有能够最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织，且生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品等优势，日益受到青睐。碳化钛TiC具有熔点高、导热性能好、硬度大、化学稳定好、不水解、高温抗氧化性好等优点，高纯度的碳化钛粉末通常由TiO2与炭黑在通氢气的碳管炉或调频真空炉内于1600℃～1800℃高温下反应制得。由于碳化钛硬度、高温强度等力学性能良好，因此它成为硬质合金的重要生产原料，通常用于制造耐磨材料、切削刀具材料、机械零件、以及熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚。但目前采用碳化钛颗粒来改善镁合金力学性能的报道鲜见。另外，稀土元素被称为合金的“维生素”，通过向合金中加入不同种类的适量合金元素，能够显著提高合金的性能，特别是取得某些方面，例如声光电磁等方面的特殊性能，因此广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。但目前采用稀土元素来改善镁合金力学性能的报道鲜见。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人鉴于以上所述，提出了采用粉末冶金的方法，通过向镁基合金中添加碳化钛颗粒和稀土元素来获得新型镁合金，以提高镁合金的力学性能，扩大镁合金的使用范围。具体地，本专利技术通过以下方式实现了上述目的：根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种镁合金，其具有如下成分：P：12.5-17％(质量分数，下同)；TiC：1.5-2％；稀土元素：0.1-0.25％。根据本专利技术的一个实施例的镁合金，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为45-50％。根据本专利技术的一个实施例的镁合金，所述稀土元素中Mg含量为80-85％。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种用于生产以上所述的新型镁合金的方法，其包括以下步骤：步骤一：以规定的质量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化钛及稀土元素；步骤二：在10～20℃的条件下将所述粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇，搅拌时间为10-15分钟；步骤三：将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成坯块并烘干，压制时温度在25～35℃，压力在65-70KN；步骤四：将制作完成的所述坯块置于真空加热炉中，并充入Ar，使加热炉处于真空状态下，压力保持在4.5×10-3Pa以下，将加热炉升温至500-550℃，保温1-2小时；步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却获得成品。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述镁粉为100-150目。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述赤磷粉为100-150目。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述碳化钛的粒径为300μm-350μm。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述稀土元素中La和Ce的合计含量为45-50质量％。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述步骤二中温度为15℃。根据本专利技术的一个实施例，所述制造镁合金的方法中，进一步，所述步骤三中的温度为30℃。通过以上技术方案，本专利技术提供了一种新型镁合金，在保证拉伸率的情况下，其强度和硬度得到明显的改善，能够用于制造某些需要比较高的承载能力的部件，在汽车等领域中具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的镁合金的制备过程的流程图。具体实施方式该镁合金通过以下制造方法获得：步骤一：在常规条件下按照表1所示的质量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化钛及稀土元素。步骤二：在15℃左右的条件下将规定比例的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为10-15分钟。步骤三：将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在65-70KN。步骤四：将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体Ar，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10-3Pa以下；将加热炉升温至500-550℃，保温1-2小时。步骤五：将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。通过以上步骤所获得的镁合金锭的具体成分如下：表1：本专利技术所设计的各比较例和实施例的镁合金的成分组成MgPTiC稀土比较例187.512.500实施例185.912.51.50.1比较例283.01700实施例281.35171.50.15比较例387.512.500实施例385.312.520.2比较例486.01400实施例483.75142.00.25另外，本专利技术通过如上所述的方法进一步制备了下表2所示的镁合金锭，其组成和含量与实施例4相同，所不同的是，实施例5中在步骤二在10℃的温度下进行混合搅拌，在步骤三中在25℃的条件下进行压制，采用100目的镁粉、100目的赤磷粉、粒径300μm的碳化钛、La和Ce的含量为45质量％的稀土为原料；而实施例5中在步骤二在20℃的温度下进行混合搅拌，在步骤三中在35℃的条件下进行压制，采用150目的镁粉、150目的赤磷粉、粒径350μm的碳化钛、La和Ce的含量为50质量％的稀土为原料。表2：本专利技术的实施例的5～6的镁合金的成分组成在按照以上成分制得镁合金材料之后，对所得材料的中部取材，经德国布鲁克公司产型号为S2PUMA的XRF(X射线荧光光谱分析)检验确保其成分含量在误差范围内符合要求之后，对其采用电火花切割的方式进行取样，得到拉伸试样，并采用砂纸磨去电火花切割影响层，并进一步分别采用400目、600目、800目、1200目、2000目砂纸打磨之后进行抛光处理。之后，采用WDW-500E/600E微机控制电子万能试验机以3mm/min的拉伸速度对上述合金分别测拉伸强度与拉伸率。另外，采用维氏硬度计，以HV10/20(在10kg力下施压20秒)进行维氏硬度测量。所得力学性能具体结果如下表3所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金，其具有如下成分：P：12.5‑17质量％；TiC：1.5‑2质量％；稀土元素：0.1‑0.25质量％，余量为Mg及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金，其具有如下成分：
P：12.5-17质量％；TiC：1.5-2质量％；稀土元素：0.1-0.25质量％，
余量为Mg及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述稀土元素中La
和Ce的合计含量为45-50质量％。
3.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述Mg含量为80-85
质量％。
4.一种用于生产权利要求1-3中任一项所述的镁合金的方法，其包括
以下步骤：
步骤一：以权利要求1中所述质量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化钛
及稀土元素；
步骤二：在10～20℃的条件下将所述粉末混合搅拌，搅拌时添加适量
的无水乙醇，搅拌时间为10-15分钟；
步骤三：将搅拌均匀的所述粉末置入2公斤容量的模具中，压制成坯
块并烘干，压制时温度在25～35℃，压力为65-70KN；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海荣，孙飞，赵勇，
申请(专利权)人：苏州天兼新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32