本發明涉及一種稀土鎂合金及其制備方法，屬于鎂合金材料
技術領域：
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背景技術：
：在現有金屬結構材料體系中，鎂合金具有高的比強度和比剛度、優異的鑄造性能以及高的阻尼抗振性能，易于回收利用，具有環保特性，有著非常廣泛的應用前景，深受航空航天、電子通訊以及汽車工業等行業的青睞，成為目前極具潛力的金屬結構材料之一。但是鎂合金的應用受到以下因素的制約：一是鎂合金的強韌性不夠理想，限制了其廣泛使用。二是鎂合金非常易燃，由于金屬鎂較為活潑，故而鎂合金在熔煉和加工過程中極易發生氧化燃燒，一般鎂合金的熔煉都是在阻燃溶劑或者保護氣氛下進行，鎂合金的這種易于氧化燃燒的特點給合金的生產、加工和處理帶來了非常大的困難，極大地阻礙了鎂合金的廣泛應用，獲得理想的阻燃強韌鎂合金一直是鎂合金研究領域的一個重要課題。申請公布號為cn103146973a的發明專利公開了一種耐高溫稀土鎂合金，該鎂合金通過添加稀土元素使得其具有較高的抗拉強度，但是其阻燃性較差，在實際應用中仍存在很多缺陷。技術實現要素：為了實現上述目的，本發明的目的在于提供一種稀土鎂合金，該稀土鎂合金在保證具有一定的高溫抗拉強度的同時還具有很好的阻燃性。本發明的另一個目的在于提供一種上述稀土鎂合金的制備方法。本發明的稀土鎂合金，由以下質量百分比的組分組成：2.0～2.5％sm，1.0～1.3％nd，1.0～1.5％al，1.3～1.5％sr，1.0～1.3％sb，余量為mg和不可避免的雜質。上述雜質元素元素為fe、cu和ni，fe、cu和n的質量百分比之和小于0.2％。上述稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟：(1)將鎂、鋁、鍶、銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金分別單獨預熱；(2)將步驟(1)中預熱后的鎂、鋁、鍶、銻在co2與sf6混合氣體氛圍中熔化，在680～700℃時加入步驟(1)中預熱后的鎂釤中間合金及鎂釹中間合金，保溫8～15min，升溫至720～730℃，保溫3～5min，得合金澆鑄液；(3)采用步驟(2)中的澆鑄液澆鑄，得鑄態合金；(4)對步驟(3)中所得的鑄態合金進行熱處理，即得稀土鎂合金。上述步驟(1)中所述的預熱溫度為150～200℃。上述保溫8～15min后，除去表面浮渣。步驟(1)中鎂、鋁、鍶、銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金的質量比按上述稀土鎂合金組分組成的質量分數進行配比。上述步驟(1)中鎂釤中間合金中釤的質量為鎂釤中間合金質量的25％，鎂釹中間合金中釹的質量為鎂釹中間合金質量的30％。上述步驟(3)中澆鑄前對澆鑄模具預熱，模具預熱溫度為180～250℃。上述澆鑄液降溫至680℃時進行澆鑄。上述步驟(4)中所述熱處理是對鑄態合金依次進行固溶處理和時效處理；所述固溶處理溫度為415～430℃，處理時間為10～14小時；時效處理溫度為200～250℃，處理時間為10～20小時。上述步驟(2)中是在剛玉坩堝、中頻感應爐中進行。上述co2與sf6混合氣體中co2與sf6的體積比例為：99:1。本發明的有益效果：本發明利用多組元微合金化的方法將提高鎂合金的阻燃性能和力學性能有效結合起來。通過復合合金化后鎂合金性能得到明顯改善，燃點得到顯著提高，最高可至781℃，室溫和200℃的力學性能同樣得到提高，最高的抗拉強度最高分別可至272mpa、204mpa。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。本發明具體實施方式中涉及到的原料純鎂、純鋁、純鍶、純銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金均為市售產品。實施例1本實施例中的稀土鎂合金是由以下質量百分比的組分組成：2.0％sm，1.2％nd，1.3％al，1.4％sr，1.1％sb，余量為mg和不可避免的雜質，雜質元素為fe、cu和ni，fe、cu和ni的質量百分比之和小于0.2％。本實施例中上述稀土鎂合金的制備方法如下：(1)將配方量的純鎂、純鋁、純鍶、純銻以及鎂釤中間合金、鎂釹中間合金分別單獨預熱至150℃；(2)將步驟(1)中預熱后的鎂、鋁、鍶、銻加入至剛玉坩堝中，在co2與sf6混合氣體氛圍中，在中頻感應爐中熔化，其中co2與sf6的體積比為99:1，在680℃時加入步驟(1)中預熱后的鎂釤中間合金及鎂釹中間合金，保溫8min，除去表面浮渣，升溫至720，保溫5min，得合金澆鑄液；(3)將步驟(2)中的澆鑄液冷卻至680℃時澆鑄，得鑄態合金；澆鑄模具采用鋼制模具，澆鑄前模具預熱至180℃；(4)對步驟(3)中所得的鑄態合金進行固溶處理，溫度為415℃，時間為10小時，然后進行時效處理，處理溫度為200℃，處理時間為10小時，即得稀土鎂合金。實施例2本實施例中的稀土鎂合金是由以下質量百分比的組分組成：2.2％sm，1.3％nd，1.0％al，1.5％sr，1.0％sb，余量為mg和不可避免的雜質，雜質元素為fe、cu和ni，fe、cu和ni的質量百分比之和小于0.2％。本實施例中上述稀土鎂合金的制備方法如下：(1)將鎂、鋁、鍶、銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金分別單獨預熱至170℃；(2)將步驟(1)中預熱后的鎂、鋁、鍶、銻加入至剛玉坩堝中，在co2與sf6混合氣體氛圍中，在中頻感應爐中熔化，其中co2與sf6的體積比為99:1，在690℃時加入步驟(1)中預熱后的鎂釤中間合金及鎂釹中間合金，保溫10min，除去表面浮渣，升溫至720℃，保溫5min，得合金澆鑄液；(3)將步驟(2)中的澆鑄液冷卻至680℃時澆鑄，得鑄態合金；澆鑄模具采用鋼制模具，澆鑄前模具預熱至200℃；(4)對步驟(3)中所得的鑄態合金進行固溶處理，溫度為420℃，時間為12小時，然后進行時效處理，處理溫度為220℃，處理時間為14小時，即得稀土鎂合金。實施例3本實施例中的稀土鎂合金是由以下質量百分比的組分組成：2.5％sm，1.3％nd，1.0％al，1.3％sr，1.2％sb，余量為mg和不可避免的雜質，雜質元素為fe、cu和ni，fe、cu和ni的質量百分比之和小于0.2％。本實施例中上述稀土鎂合金的制備方法如下：(1)將鎂、鋁、鍶、銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金分別單獨預熱至180℃；(2)將步驟(1)中預熱后的鎂、鋁、鍶、銻加入至剛玉坩堝中，在co2與sf6混合氣體氛圍中，在中頻感應爐中熔化，其中co2與sf6的體積比為99:1，在690℃時加入步驟(1)中預熱后的鎂釤中間合金及鎂釹中間合金，保溫13min，除去表面浮渣，升溫至730℃，保溫3min，得合金澆鑄液；(3)將步驟(2)中的澆鑄液冷卻至680℃時澆鑄，得鑄態合金；澆鑄模具采用鋼制模具，澆鑄前模具預熱至200℃；(4)對步驟(3)中所得的鑄態合金進行固溶處理，溫度為425℃，時間為13小時，然后進行時效處理，處理溫度為240℃，處理時間為17小時，即得稀土鎂合金。實施例4本實施例中的稀土鎂合金是由以下質量百分比的組分組成：2.5％sm，1.0％nd，1.5％al，1.5％sr，1.3％sb，余量為mg和不可避免的雜質，雜質元素為fe、cu和ni，fe、cu和ni的質量百分比之和小于0.2％。本實施例中上述稀土鎂合金的制備方法如下：(1)將鎂、鋁、鍶、銻、鎂釤中間合金及鎂釹中間合金分別單獨預熱至200℃；(2)將步驟(1)中預熱后的鎂、鋁、鍶、銻加入至剛玉坩堝中，在co2與sf6混合氣體氛圍中，在中頻感應爐中熔化，其中co2與sf6的體積比為99:1，在700℃時加入步驟(1)中預熱后的鎂釤中間合金及鎂釹中間合金，保溫15min，除去表面浮渣，升溫至730℃，保溫3min，得合金澆鑄液；(3)將步驟(2)中的澆鑄液冷卻至680℃時澆鑄，得鑄態合金；澆鑄模具采用鋼制模具，澆鑄前模具預熱至250℃；(4)對步驟(3)中所得的鑄態合金進行固溶處理，溫度為430℃，時間為14小時，然后進行時效處理，處理溫度為250℃，處理時間為20小時，即得稀土鎂合金。試驗例將實施例1～4中的稀土鎂合金進行抗拉強度和阻燃性測試，測試結果列于表1。表1實施例200℃抗拉強度室溫抗拉強度燃點1194mpa261mpa775℃2189mpa259mpa764℃3204mpa272mpa781℃4202mpa268mpa777℃通過測試結果可以看出，本申請中的稀土鎂合金在室溫條件下的抗拉伸強度259mpa～272mpa，在200℃條件下的抗拉伸強度保持在189mpa～204mpa，說明本申請中的稀土鎂合金具有極佳的力學性能和耐熱性能，同時該合金同樣具有良好的阻燃特性，其燃點在764℃～781℃范圍內。另一發面，本申請中的稀土鎂合金中的稀土元素添加量在3.0％～4.8％范圍內，在保持優異力學性能和阻燃性能的基礎上，低的稀土添加量控制了合金的制造成本，提高了其使用價值。本申請稀土鎂合金中所添加的恰當比例的輕稀土元素sm和nd對鎂合金析出相及顯微組織的優化、力學性能和耐熱性能的提高及阻燃特性的改善有重要的影響，輕稀土元素sm和nd在鎂中的最大固溶度較小，輕稀土元素按恰當比例復合合金化能夠最大化地發揮稀土元素的析出特性，析出相能改善合金的組織、力學及阻燃性能，同時充分利用不同元素(al、sr、sb)對稀土析出相(mg-re)形成、生長及分布的影響，mg-sm-nd合金中添加少量的al能夠顯著細化合金顯微組織，形成al-re高強相，是提高鎂合金耐熱性能和阻燃性能的重要元素。sr和sb元素在鎂中的溶解度極小，能夠析出細小的mg-sr和mg-sb析出相，這兩種相能夠細化澆注過程中形成的mg-re和al-re析出相，使其分布更為細小彌散，保證了各組分之間互相協同改善性能作用。具體地使得稀土元素(sm、nd)，其他元素(al、sr、sb)的多組元合金化對鎂合金相結構的合理析出、顯微組織的優化、力學性能、耐熱性能及阻燃性能的改善具有決定性的作用，使得其具有更好的綜合性能，提高了其應用價值，具有良好的應用前景。當前第1頁12