採用粉末冶金方法製備的鎂-錳中間合金及製備方法
2023-06-18 14:42:06 3
專利名稱：採用粉末冶金方法製備的鎂-錳中間合金及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高含錳量的鎂-錳中間合金，具體說是採用粉末冶金方法制
備的錳含量在10-30% (wt)，可用於熔煉普通鎂合金以及高耐蝕高焊接性能鎂合 金的金屬材料及製備方法。
背景技術：
鎂合金是實際應用中最輕的結構材料，其密度只有鋁的2/3，鋼的1/5。其比 強度、比剛度均能達到或優於鋼和鋁合金。鎂合金還具有良好的導熱性、電磁 屏蔽性、抗振動性等特點；鎂合金對環境無毒無汙染，回收利用的成本低；而 且鎂在地球上儲量極其豐富，約佔地殼質量的2.7%,海水中鎂的質量含量達到 0.13%。因此鎂合金被視為未來替代傳統金屬材料的新材料，而越來越受到世界 各國的重視。我國是世界上鎂資源最豐富的國家，也是鎂以及鎂合金最大的生 產國和出口國，鎂合金的開發研究對我國有著特殊的重要意義。目前常見的鎂 合金主要為Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系、Mg-Ca系、Mg-Si系、Mg-RE系等。
鎂錳系合金屬於變形鎂合金，有優良的抗蝕性和焊接性，特別是耐海水腐 蝕速度大大降低，已廣泛地應用於飛機蒙皮、壁板及內部零件、才莫一政複雜構件、 油路系統抗蝕管材等。目前美國M1A含錳1.2。/。，中國的MB1含錳1.3 ~ 2.5%, MB8含錳1.5 2.5。/。。由於含錳的鎂合金具有良好的衝壓、擠壓和軋制工藝性能， 且應力腐蝕傾向小，變形後有較高的力學性能(抗拉強度250MPa，延伸率18%) 和高溫性能(250。C下抗拉強度120MPa),故倍受人們喜愛。但鎂、錳熔點相差 巨大(1244。C和649。C ),在652。C包晶溫度下，錳的溶解度僅為3.3%,且隨著溫 度下降，固溶度減小，故製備高含錳量的鎂錳中間合金困難重重。市場上高強 變形鎂合金以及耐蝕鎂合金的發展迫切地需要開發高含錳量的鎂錳中間合金， 研究其製備工藝技術及其對最終合金組織、性能的影響規律日顯重要。
發明內容
本發明的目的是提供一種採用粉末冶金方法製備的鎂-錳中間合金及製備方 法。鎂-錳中間合金在鎂合金的冶煉過程中，用於向合金中添加錳元素，改變鎂 合金的含錳量。
本發明所述中間合金為高含錳量的鎂-錳中間合金，可以用於普通鎂合金的 製造，也可用於具有高耐蝕性、高焊接性的新型鎂合金的製造。
本發明的技術方案是
高含錳量的鎂-錳中間合金，所述合金由錳、鎂組成，其各組分質量百分含
量為
錳10-30% (wt);其餘為4美。
其中，錳和鎂以金屬粉末方式機械混合均勻；按照鎂-錳中間合金配比要求 調整錳粉和鎂粉的比例。
錳含量為99%的金屬錳粉，鎂含量為99%的金屬鎂粉，均採用市售的常規產品。
製備高含錳量的鎂-錳中間合金的方法，有以下步驟
A. 將金屬錳粉和鎂粉分別通過100目和220目的篩網進行篩選，留取粒徑 在100-220目的金屬錳粉和粒徑大於100目的鎂粉用於鎂-錳中間合金的製備。
B. 取步驟A所得的金屬錳粉和鎂粉，按照錳為10-30%(wt);鎂為70-90% (wt)的重量比，放入攪拌器內混合，用機械方式攪拌3-5分鐘。混合均勻後將
粉末置於鋼模中，在常溫下採用常規的製備坯塊的加壓製成型，即得所述的鎂-錳中間合金。
上述混合均勻的粉末，壓坯後小顆粒的錳粉顆粒能夠均勻分布在較大顆粒 的鎂為基體的固體坯塊中。常溫下，錳不會發生遷移或者偏析，保證了鎂-錳中 間合金的均勻性。
本發明的有益效果是
l.突破了現有鎂-錳中間合金內錳含量不超過3.3%的極限，錳含量可以達到10%-30%。中間合金的成分調整方法筒單，僅需改變錳粉與鎂粉的混合比例即可。
2. 用本發明中的鎂-錳中間合金熔煉普通鎂合金時，中間合金的使用量為從 前的1/3-1/10,提高了中間合金的使用效率。而且為熔煉錳含量超過3%的新型 耐腐蝕、焊接性能優良的鎂合金提供了物質保障。
3. 本發明為我國錳礦資源的深度開發利用找到 一條新的出路。 本發明生產工藝筒單，原材料簡單易得，不需要特殊的設備，有生產成本
低、可大規模工業化生產的優點。
具體實施例方式
取金屬錳粉先通過100目的篩網進行篩選，通過篩網的粉末再用220目的 篩網篩選，取留在220目篩網上的粉末；取金屬4美4分通過100目的篩網進行篩 選，取留在100目篩網上的粉末；所得錳粉和鎂粉作為製備鎂-錳中間合金用。
將上述金屬錳粉和鎂粉按照錳為10-30% (wt);鎂為70-90% (wt)的重量 比配比放入攪拌器內。為防止粉末因密度不同而分層，先放入密度小的鎂粉， 滴入少量的機油以增加粉末粘結性，再放入錳粉。機械攪拌3-5分鐘，直至兩種 粉末混合均勻。將混合均勻的粉末置於內徑15mm的鋼模中，鋼模材料為GCrl5 模具鋼，860度下加熱，油淬處理。常溫下用壓力機施加22KN壓力，壓縮速率 4mm/min, ^呆壓lmin, 4尋到(D15mm，高度為6-8mm的圓4主形坯塊。 實施例1
取鎂粉36克，錳粉4克，按照上述方法製成高含錳量鎂-錳中間合金坯塊。 按照AZ91C牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊240克、純鋁塊23.4克、純鋅粒 1.9克、中間合金4克置於氧化鎂坩堝中。於真空電磁感應爐內通Ar氣保護， 在660。C-680。C下融化並攪拌2-3分鐘使其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐 中冷卻凝固，取出坩堝得到鎂合金。使用能鐠儀對所得鎂合金錠進行分析，其 中含鋁8.78wt。/。，含錳0.13wt。/。，含鋅0.68wt。/。，餘量為鎂，符合牌號為AZ91C 鎂合金成分標準。 實施例2取鎂粉47克，錳粉20克，按照上述方法製成高含錳量鎂-錳中間合金坯塊。 按照AZ91C牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊205克、純鋁塊20克、純鋅粒 1.6克、中間合金1克置於氧化鎂坩堝中。於真空電磁感應爐內通Ar氣保護， 在66(TC-68(TC下融化並攪拌2-3分鐘使其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐 中冷卻凝固，取出坩堝得到鎂合金。使用能譜儀對所得鎂合金錠進行分析，其 中含鋁8.72wt。/。，含錳0.12wt。/。，含鋅0.66wt。/。，餘量為鎂，符合牌號為AZ91C 鎂合金成分標準。 實施例3
取鎂粉36克，錳粉4克，按照上述方法製成高含錳量鎂錳中間合金坯塊。 按照M1A牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊295克、中間合金40克置於氧化 鎂坩堝中。於真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-68(TC下融化並攪拌2-3 分鐘使其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐中冷卻凝固，取出坩堝得到鎂合 金。使用能譜儀對所得鎂合金錠進行分析，其中含錳1.23wt。/。，餘量為鎂，符合 牌號為M1A鎂合金成分標準。 實施例4
取鎂粉47克，錳粉20克，按照上述方法製成高含錳量鎂錳中間合金坯塊。 按照M1A牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊240克、中間合金10克置於氧化 鎂坩堝中。於真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-680。C下融化並攪拌2-3 分鐘使其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐中冷卻凝固，取出坩堝得到鎂合 金。使用能譜儀對所得鎂合金錠進行分析，其中含錳1.18wt。/c,餘量為鎂，符合 牌號為M1A鎂合金成分標準。 實施例5
取鎂粉36克，錳粉4克，按照上述方法製成高含錳量鎂錳中間合金坯塊。 按照ZM21牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊186克、純鋅粒4克、中間合金 IO克置於氧化鎂坩堝中。於真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-680。C下 融化並攪拌2-3分鐘使其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐中冷卻凝固，取出 坩堝得到鎂合金。使用能譜儀對所得鎂合金錠進行分析，其中含錳0.53wt。/。，含鋅2.08wt。/。，餘量為《美，符合牌號為ZM21鎂合金成分標準。 實施例6
取鎂粉47克，錳粉20克，按照上述方法製成高含錳量鎂錳中間合金坯塊。 按照ZM21牌號鎂合金的成分配比，取純鎂塊290克、純鋅粒6克、中間合金5 克置於氧化鎂坩堝中。於真空電^t感應爐內通Ar氣保護，在660。C-68(TC下融 化並攪拌2-3分鐘4吏其均勻，切斷電源，使鎂合金液體在爐中冷卻凝固，取出蚶 堝得到鎂合金。使用能譜儀對所得鎂合金錠進行分析，其中含錳0.51wt。/。，含鋅 2.06wt%，餘量為鎂，符合牌號為ZM21鎂合金成分標準。 結論
按照本發明專利所述方法，可製得Mn含量為10-30% (wt)的高含錳量鎂-錳中間合金。該方法操作簡單，使用的原料和設備均為市場常見產品，具有成 本低廉，適合大規模工業化生產的特點。
權利要求
1. 一種採用粉末冶金方法製備的鎂-錳中間合金，其特徵在於所述合金由金屬錳粉末、金屬鎂粉末組成，其各組分重量百分含量為錳10-30％；其餘為鎂。
2. 製備權利1所述的鎂-錳中間合金的方法，其特徵在於有以下步驟A. 將金屬錳粉和4美粉分別通過100目和220目的篩網進行篩選，留取粒徑 在100-220目的錳粉、粒徑大於100目的鎂粉用於鎂-錳中間合金的製備；B. 取步驟A所得的金屬錳粉和鎂粉，按照權利要求1所述的重量比混合放 入攪拌器內，機械攪拌3-5分鐘至兩種粉末混合均勻，將混合粉末放入鋼模，在 常溫下用常規的製備坯塊的方法壓製成型，得到成型的高含錳量的鎂-錳中間合金。
全文摘要
本發明涉及一種採用粉末冶金方法製備的鎂-錳中間合金及製備方法。合金由金屬錳粉末、金屬鎂粉末組成，其各組分重量百分含量為錳10-30％；其餘為鎂。使用機械攪拌將純錳粉與純鎂粉混合均勻，在常溫下於鋼模中壓製成坯塊，即得所述鎂-錳中間合金。本發明提供的鎂-錳中間合金可用於製備各種鎂合金，所述鎂-錳中間合金可以用於熔煉具有優良耐蝕性以及焊接性的新型鎂合金產品。本發明生產工藝簡單，原材料簡單易得，不需要特殊的設備，有生產成本低、可大規模工業化生產的優點。
文檔編號C22C1/04GK101519744SQ200910103600
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月14日 優先權日2009年4月14日
發明者銳 李, 科 範, 高家誠 申請人:重慶大學