专利名称：一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属制备方法，尤其涉及一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法。
背景技术：
稀土元素在镁合金中的合金化或微合金化效果，得到了越来越引人注目的成绩。利用稀土元素的一系列优势，诸如细化晶粒、净化熔体等，诸多学者在此基础上已开发了众多稀土镁合金，它们具有强度高、抗蠕变性好、抗蚀性强等优异性能，从而满足了镁合金在众多领域中的使用要求。因此，对镁合金中稀土的强化原理、对微观组织的作用机理等一系列理论的深入，将有助于提高我国镁合金产品的经济效益，进一步巩固我国镁合金大国的地位。目前，在镁合金中添加稀土元素主要的形式有单质纯稀土、混合稀土、中间合金等三种形式。因为稀土元素化学性质非常活泼，直接以单质稀土或混合稀土形式加入到合金时，具有以下缺点首先，容易氧化，再加入到镁合金熔体前需要去除氧化皮；其次，稀土元素的熔点较高，通过物理扩散或发生化学反应的形式，加入到镁合金熔体中后会逐步溶于合金中。因为稀土原子的扩散速度比较慢，合金熔炼时间长；第三，有研究表明，在720 V下，混合稀土加入到镁合金熔体中，经30 min保温后收得率为23. 1%，保温60 min后收得率为34.8%，但是，通过中间合金形式加入，在710 1下只保温10 min，收得率就达94%。所以采用镁稀土中间合金能够较容易得获得优良的合金。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种用高能超声制备镁钐中间合金的方，它具有工艺简 单、操作安全，同时所制备合金含量稳定的优点。本发明是这样来实现的，一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤1)首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钐用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在731°C 735°C范围内保温31 35 min ；2)将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为I. OI kw/cm2 I. I kw/cm2,超声时间为26 30 min，高能超声每次施加时间21 25 S，间歇时间21 25 s;3)在731°C 735°C温度范围内精炼除杂，浇铸取样；所述稀土钐为颗粒状或粉末状；所述合金熔体中稀土衫质量占总重量的40% ;所述稀土衫颗粒直径为20-100um ;所述稀土衫的纯度为99. 9%。本发明的技术效果是采用本发明得到的镁钐中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损，减少氧化夹杂以及成分偏析等优点，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。
图I为本发明制备的镁钐中间合金显微组织金相图。
具体实施例方式实施例I :首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将直径为20-100um稀土钐颗粒(Sm的纯度为99. 9%)用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，其中合金熔体中稀土钐质量占总重量的40%，然后在731 °C下保温31 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为I. Olkw/cm2，超声时间为26，高能超声每次施加时间21 S，间歇时间21 S。在731°C下精炼除杂，浇铸取样。实施例2 :首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将粉末状稀土钐(Sm的纯度为99. 9%)用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，合金熔体中稀土钐质量占总重量的40%，然后在733°C下保温33 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为I. 05kw/cm2，超声时间为28 min，高能超声每次施加时间23 S，间歇时间23 S。在733°C下精炼除杂，浇铸取样。
实施例3 :首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将质量分数为40%的粉末状稀土钐(Sm的纯度为99. 9%)用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，合金熔体中稀土钐质量占总重量的40%，然后在735°C下保温35 min。将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为I. I kw/cm2，超声时间为30 min，高能超声每次施加时间25 S，间歇时间25
S。在735°C下精炼除杂，浇铸取样。附图I为实施例3得到的镁钐中间合金显微组织金相图，从图中可以看出获得的镁钐中间合金组织中共晶组织分布的很均匀，形状也很圆整。超声波导入合金熔体时，声波的传播将会出现许多非线性效应，其中主要表现为空化和声流效应，空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、冲击破坏和热学效应中整体加热、边界处的局部加热作用，显著改善钐在纯镁熔液中的润湿性，使得经过高能超声处理的镁钐中间合金中的钐能够均匀的分散在镁溶液中，消除成分偏析，减少氧化夹杂。在实验过程中钐的加入是用铝箔纸包裹好的，能够有效的避免稀土的氧化和烧损。从而所制得的镁钐中间合金成分稳定，氧化夹杂以及成分偏析少。综上所述，也可从图中看出，采用本发明得到的镁钐中间合金的组织中共晶组织圆整且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。
权利要求
1.一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤I)首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钐用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在731°C 735°C范围内保温31 35 min ；2)将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为I. 01kw/cm2 I. I kw/cm2,超声时间为26 30 min,高能超声每次施加时间21 25 S，间歇时间21 25 s ;3)在731°C 735°C温度范围内精炼除杂，浇铸取样。
2.如权利要求I所述的一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述稀土钐为颗粒状或粉末状。
3.如权利要求I所述的一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述合金熔体中稀土钐质量占总重量的40%。
4.如权利要求2所述的一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述 稀土钐颗粒直径为20-100um。
5.如权利要求I至4任一项所述的一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，其特征在于所述稀土钐的纯度为99. 9%。
全文摘要
一种用高能超声制备镁钐中间合金的方法，它包括以下步骤1)首先把纯镁锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钐用铝箔纸包裹，加入到上述纯镁熔体中，然后在731℃～735℃范围内保温31～35min；2)将超声变幅杆伸入熔体中进行间歇式超声处理，超声强度为1.01kw/cm2～1.1kw/cm2，超声时间为26～30min，高能超声每次施加时间21～25s，间歇时间21～25s；3)在731℃～735℃温度范围内精炼除杂，浇铸取样；采用本发明得到的镁钐中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损，减少氧化夹杂以及成分偏析等优点，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。
文档编号C22C1/03GK102776397SQ20121024622
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者施新民, 杜磊, 胡志, 闫洪 申请人:南昌大学