专利名称：一种新型阻燃高强耐热镁合金及其制备方法
技术领域：
本专利涉及一种新型阻燃高强耐热镁合金及其制备方法，尤其是一种钙、稀 土、锶三元复合合金化制备阻燃高强耐热镁合金的方法。
背景技术：
镁合金密度为1.75 1.85g/cm3，仅是铝合金的2/3，钢的1/4左右，同时镁 合金具有高的比强度、比刚度和优良的抗磁、导电、导热及冷热加工性能，能够 回收利用，被誉为"21世纪的绿色环保金属"，受到航空航天和电子通讯等行业 的青睐，成为了最具有发展潜力的金属结构材料之一。
镁合金最大的缺点就是在熔化和成型过程中易氧化燃烧，造成生产十分困 难，已经成为制约镁合金发展的重要问题之一。所以国内外对镁合金的阻燃问题 给予广泛的关注和高度重视。目前，国内外普遍采用熔剂覆盖法和气体保护法来 解决镁合金熔炼过程中的燃烧问题，但存在污染环境和设备等缺点。国内外对阻 燃镁合金的研究开发已经有不少文献报道，先后对含Ca、含Be、含Zn和含RE 的阻燃镁合金进行了研究开发，并取得了一定的成果，将镁合金的燃点提高到 70(TC以上。但是，采用合金化的方法提高镁合金燃点的同时，往往降低了镁合 金的力学性能。因此，将提高阻燃特性与改善镁合金组织和性能有效结合起来， 正成为目前学者研究的新热点。
镁合金的耐热性受到材料本身性能和成本等因素的影响。在现有的耐热镁 合金系中，Mg-Al系和Mg-Zn系价格低廉，但是耐热性能不理想；Mg-RE系 的耐热性能好，但是成本高，难以商品化、市场化。通过优化合金元素组合，进 行有效的合金设计，可望进一步解决铸造镁合金在耐高温、抗蠕变等方面存在的 问题。
从目前已经开展的研究发作来看，很多合金往往是单一针对提高燃点，或者 是提高材料强度或耐热性等，缺少综合提高材料阻燃、强化和耐热等特性的研发 工作，限制了镁合金的应用。
发明内容
本发明是针对现有镁合金及其制备技术的不足，提供一种新型阻燃高强耐热 镁合金及其制备方法。本发明通过往镁合金中复合添加钙、稀土、锶三种元素， 在提高镁合金的燃点的同时，通过合金化改善镁合金的组织，细化晶粒，提高镁 合金的力学性能和耐热特性。
本发明是通过以下技术方案实现的将A1-Ca中间合金、A1-RE中间合金、 Al-Sr中间合金加入到熔融的镁合金AZ91D中，然后利用机械或电磁搅拌方式， 使合金元素均匀分散在镁合金熔体中，将熔体静置后金属模浇注成型，获得新型 阻燃高强耐热镁合金。
本发明所说的新型阻燃高强耐热镁合金，其中Ca的含量为0.3 1.0wt%， RE 的含量为0.2~0.8 wt%, Sr的含量为0.05~0.15 wt%。 RE为通用富La混合稀土。
本发明所说的新型阻燃高强耐热镁合金的制备方法，其步骤为-
1) 将熔炼坩埚预热至暗红色，在50(TC加入AZ91D合金和纯镁并通入保护
气体；
2) 升温至74(TC，分别加入预热至20(TC的含Ca、 RE、 Sr的中间合金，保 温10分钟，使中间合金充分熔化。中间合金的加入量根据上述新型阻燃高强耐 热镁合金中Ca、 RE、 Sr的含量要求确定。
3) 降温至70(TC进行机械搅拌3 5分钟，精炼、扒渣，静置10分钟后浇铸。
本发明利用熔体法通过复合合金化，达到将提高镁合金的燃点和力学性能有 效结合起来。经过复合合金化后的AZ91D镁合金相比AZ91D镁合金性能明显 改善，燃点比AZ91D镁合金明显提高；与AZ91D镁合金相比，新型合金的室 温、150°C、 20(TC力学性能都分别有明显提高。
图1为AZ91EM).3Ca"O.3RE-0.O5Sr合金的(a)光镜、(b)扫描电镜照片。 图》为AZ91D-0.7Ca"O.3RE"0.1Sr合金的(a)光镜、(b)扫描电镜照片具体实施方式
实施例1
将熔炼坩埚预热至暗红色，在50(TC放入1Kg的AZ91D合金和270g纯镁等
原料并通入99.2vol.%CO2+0.8vol.% SF6混合保护保护气体，待AZ91D合金和纯 镁(平衡由于添加中间合金而造成的Al过量)熔化后，升温至74(TC分别加入 预热至20(TC的Al-50wt.%Ca中间合金8g、 Al-10wt.°/aRE中间合金26g、 Al-10wt.%Sr中间合金6g，然后降温至70(TC进行机械搅拌，精炼、扒渣，静置 10分钟后浇铸，制得AZ91D+0.3wt.%Ca+0.2wt.%RE+0.05wt.%Sr合金。图1 为该合金组织光镜和扫描电镜照片。测试表明，该合金的燃点为74(TC，硬度为 HB72，室温抗拉伸度为172MPa， 15(TC拉伸强度为159MPa， 250。C拉伸强度为 136MPa。
实施例2
具体试验步骤与具体实例1相同，其中先加入1Kg的AZ91D合金和800g 纯镁，加入的中间合金分别为Al-50wt. %Ca中间合金38g、 Al-20wt. %RE中间合 金95g、 Al-10wt.%Sr中间合金19g。制得AZ91D+1.0wt.%Ca+0.8wt,%RE + 0.1wt。/。Sr合金。图2为该合金组织光镜和扫描电镜照片。测试表明，该合金的 燃点为866°C，硬度为HB86，室温拉伸强度为211MPa， 15(TC拉伸强度为 183MPa， 25(TC拉伸强度为156MPa。
实施例3
具体试验步骤与具体实例1相同，其中先加入1Kg的AZ91D合金和400g 纯镁，加入的中间合金分别为Al-50wt.%Ca中间合金15g、 Al-20wt. %RE中间合 金37g、 Al-10wt.%Sr中间合金23g。制得AZ91D + 0.5wt.%Ca+0.5wt.%RE + 0.15wt.y。Sr合金。测试表明，该合金的燃点为786°C，硬度为HB90，室温拉伸 强度为212MPa， 150。C拉伸强度为180MPa， 250'C拉伸强度为158MPa。
权利要求
1、一种新型阻燃高强耐热镁合金，其特征在于，该镁合金中含有0.3～1.0wt％的Ca、0.2～0.8wt％的RE和0.05～0.15wt％的Sr；其中RE为通用富La混合稀土。
2、 一种权利要求1所述新型阻燃高强耐热镁合金的制备方法，其步骤为1) 将熔炼坩埚预热至暗红色，在50(TC加入AZ91D合金和纯镁并通入保护气体；2) 升温至74(TC，分别加入预热至20(TC的含Ca、 RE、 Sr的中间合金，保 温10分钟，使中间合金充分熔化；3) 降温至70(TC进行机械搅拌3 5分钟，精炼、扒渣，静置10分钟后浇铸。
全文摘要
一种新型阻燃高强耐热镁合金及其制备方法。该合金是通过往镁合金中复合添加钙、稀土、锶三种元素，在提高镁合金的燃点的同时，通过合金化改善镁合金的组织，细化晶粒，提高镁合金的力学性能和耐热特性。该合金的制备通过以下技术方案实现将Al-Ca中间合金、Al-RE中间合金、Al-Sr中间合金加入到熔融的镁合金AZ91D中，然后利用机械或电磁搅拌方式，使合金元素均匀分散在镁合金熔体中，将熔体静置后金属模浇注成型，获得新型阻燃高强耐热镁合金。
文档编号C22C1/03GK101376938SQ20081015589
公开日2009年3月4日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者张松利, 薛喜才, 赵玉涛, 刚 陈 申请人:江苏大学