一种含稀土Y的自发泡多孔镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含稀土Y的多孔镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。解决了现有多孔镁合金的制备都需要借助各种发泡剂、增粘剂或者需要特殊的工艺的问题。本发明专利技术的自发泡多孔镁合金，包括：3～9wt％的Zn，3～9wt％的Al，1～7wt％的Y，0～0.4wt％的Mn，0～2wt％的La，0～2wt％的Ce，0～2wt％的Ca，0～2wt％的Sr，余量为Mg及不可避免的杂质元素。该多孔镁合金孔隙率可调，孔尺寸可调，力学性能优异，该多孔镁合金的制备方法基于传统铸造法，可靠、成本低、简单、安全。安全。安全。

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土Y的自发泡多孔镁合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金
，尤其涉及一种含稀土Y的多孔镁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属相和气相结合形成的多孔金属材料或者泡沫金属材料由于其具有特殊的结构，兼具金属和气孔的特性，有多重特殊的性能，如密度小、比表面积大、吸收冲击能、隔音降噪、减震、电磁屏蔽性能好等。因此多孔金属材料在航空航天、汽车、建筑等领域具有广阔的应用前景。镁合金是目前在工程应用中密度最低的金属结构材料，是轻质多孔金属材料最理想的基体，同时镁对人体无毒，镁合金多孔材料的密度和力学性能都与人骨非常接近，同时其具有良好的生物相容性和可降解性，其多孔结构还可以增大细胞附着力；因此多孔镁合金在生物医学材料领域也具有巨大的应用前景。
[0003]现有技术中，多孔镁合金的制备方法主要包括熔体发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、固
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气共晶凝固法、粉末冶金法、二次发泡法等。熔体发泡法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。熔模铸造法主要通过熔模方式制备开孔泡沫镁合金；固
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气共晶凝固法主要以MgH2粉末为发泡剂，通过定向凝固制备藕状多孔镁合金。粉末冶金法主要通过添加氢化物粉或者尿素等发泡剂，然后通过粉末冶金的方法制备气孔均匀的闭孔泡沫镁合金；二次发泡法是通过两步法制备多孔镁合金，需要发泡剂、增粘剂及铝粉等。另外还有一些其他的方法制备多孔镁合金，如高压铸造法(只有中心有多孔结构)、氢化钛发泡热轧板材。可以看出，现有多孔镁合金的制备都需要借助各种发泡剂、增粘剂或者需要特殊的工艺，如熔模、高压等。现有技术中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。传统铸造法制备多孔镁合金不仅成本低，而且简单、安全，必将成为多孔镁合金发展的必然趋势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种含稀土Y的自发泡多孔镁合金，该多孔镁合金孔隙率可调，孔尺寸可调，力学性能优异，该多孔镁合金的制备方法基于传统铸造法，可靠、成本低、简单、安全。
[0005]本专利技术实现上述目的采取的技术方案如下。
[0006]本专利技术提供了一种含稀土Y的自发泡多孔镁合金，包括：3～9wt％的锌(Zn)，3～9wt％的铝(Al)，1～7wt％的钇(Y)，0～0.4wt％的锰(Mn)，0～2wt％的镧(La)，0～2wt％的铈(Ce)，0～2wt％的钙(Ca)，0～2wt％的锶(Sr)，余量为镁(Mg)及不可避免的杂质元素。
[0007]优选的是，Zn在多孔镁合金中的质量含量为6％～8％。
[0008]优选的是，Al在多孔镁合金中的质量含量为6％～8％。
[0009]优选的是，Y在多孔镁合金中的质量含量为4％～5％。
[0010]本专利技术提供了一种含稀土Y的自发泡多孔镁合金的制备方法，包括以下步骤：
[0011]1)按组成取镁源、锌源、铝源、钇源、锰源、镧源、铈源、钙源和锶源进行熔炼，得到合金液；
[0012]2)将步骤1)得到的合金液进行重力铸造，得到含稀土Y的自发泡多孔镁合金。
[0013]优选的是，所述步骤1)中，熔炼的温度为680℃～780℃。
[0014]优选的是，所述步骤1)中，在保护性气体的条件下进行熔炼，保护性气体为体积比为1:(50～120)的SF6和CO2。
[0015]优选的是，所述步骤1)中，镁源、锌源、铝源、钇源、锰源、镧源、铈源、钙源和锶源进行熔炼之前，需预热，预热的温度为120℃～400℃。
[0016]优选的是，所述步骤1)中，钇源为钇的质量分数为15％～40％的镁钇中间合金。
[0017]优选的是，所述步骤1)的过程为：
[0018]1a)按组成取镁源、锌源、铝源、钇源、锰源、镧源、铈源、钙源和锶源；
[0019]1b)将镁源和钇源进行熔炼，得到第一混合金属液；
[0020]1c)将锰源、镧源、铈源、钙源和锶源和步骤1b)得到的第一混合金属液混合，得到第二混合金属液；
[0021]1d)将第二混合金属液、锌源和铝源混合，得到合金液。
[0022]更优选的是，所述步骤1c)中，锰源、锆源、硅源、钙源、锶源、银源、镧源、铈源和第一混合金属液的混合时间为5min～10min，混合温度为720℃～750℃，所述步骤1d)中，第二混合金属液、锌源和铝源的混合时间为10min～20min。
[0023]优选的是，所述步骤2)中，将合金液进行重力铸造前，将合金液静置，静置的时间为3min～80min，静置时合金液的温度为680℃～780℃。
[0024]优选的是，所述步骤2)中，重力铸造采取的模具为金属模具或砂型模具。
[0025]优选的是，所述步骤2)中，重力铸造采取的冷却方式为随炉冷、空冷或水冷。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术提供的自发泡多孔镁合金含有Y、Zn和Al，熔化后三者形成的熔体能够吸收大量的气体，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，使本专利技术提供的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，即实现自发泡。另外，Zn及Al和Mg反应可以生成三元准晶相，Y可以改变准晶相的结构，从而实现对气体吸收和释放的调节，因此本专利技术提供的自发泡多孔镁合金的气孔含量、尺寸和分布可以通过控制合金成分和凝固速率来调节。
[0028]本专利技术提供的自发泡多孔镁合金具有较高的孔隙率和较好的力学性能，实验表明，本专利技术提供的自发泡多孔镁合金在室温下的孔隙率可以达到65％，压缩屈服强度为15～97MPa，弹性模量为5～31GPa。
[0029]本专利技术提供的自发泡多孔镁合金的制备方法基于传统铸造法，可靠、成本低、简单、安全。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的
附图。
[0031]图1中，(a)～(d)分别为本专利技术实施例1～4得到的自发泡多孔镁合金的光学照片；
[0032]图2中，(a)～(d)分别为本专利技术实施例1～4得到的自发泡多孔镁合金的背电子散射扫描电镜照片。
具体实施方式
[0033]为了进一步了解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。
[0034]本专利技术的含稀土Y的自发泡多孔镁合金，包括：3～9wt％的Zn，3～9wt％的Al，1～7wt％的Y，0～0.4wt％的Mn，0～2wt％的La，0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含稀土Y的自发泡多孔镁合金，其特征在于，包括：3～9wt％的Zn，3～9wt％的Al，1～7wt％的Y，0～0.4wt％的Mn，0～2wt％的La，0～2wt％的Ce，0～2wt％的Ca，0～2wt％的Sr，余量为Mg及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的含稀土Y的自发泡多孔镁合金，其特征在于，Zn在多孔镁合金中的质量含量为6％～8％；Al在多孔镁合金中的质量含量为6％～8％；Y在多孔镁合金中的质量含量为4％～5％。3.权利要求1或2所述的含稀土Y的自发泡多孔镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按组成取镁源、锌源、铝源、钇源、锰源、镧源、铈源、钙源和锶源进行熔炼，得到合金液；2)将步骤1)得到的合金液进行重力铸造，得到含稀土Y的自发泡多孔镁合金。4.根据权利要求3所述的含稀土Y的自发泡多孔镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，在保护性气体的条件下进行熔炼，保护性气体为体积比为1:(50～120)的SF6和CO2；熔炼的温度为680℃～780℃。5.根据权利要求3所述的含稀土Y的自发泡多孔镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，镁源、锌源、铝源、钇源、锰源、镧源、铈源、钙源和锶源进行熔炼之前，需预热，预热的温度为120℃～400℃。6.根据权利要求3所述的含稀土Y的自发泡多孔镁合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱鑫，杨强，孟健，田政，孙伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：