一種采用混合稀土氧化物生產稀土鎂合金的方法技術

本發明專利技術公開了一種采用混合稀土氧化物制備稀土鎂合金的方法，其采用如下步驟：步驟一、將混合稀土氧化物粉末分散、均勻的加入鎂液；步驟二、使混合稀土氧化物與鎂液不斷接觸；步驟三、控制混合稀土氧化物的還原量；步驟四、被還原成單質的稀土元素與熔融的鎂液結合得到稀土鎂合金；所述步驟一是將微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物混入鎂合金用精煉劑中；所述稀土鎂合金是鑭、鈰稀土含量分別為0.3%至1.0%和0.15%至0.5%的稀土鎂合金。本發明專利技術更節約資源、保護環境、提高了材料的利用率，顯著地節約了成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶煉
，尤其涉及
技術介紹
鎂合金是目前最輕的金屬結構材料，具有密度小、比強度和比剛度高、導電導熱性能好、良好的鑄造性能、易于加工成型等一系列優點，被譽為“21世紀綠色工程金屬”，廣泛應用于汽車、電子及航天航空等領域。近年來，隨著汽車等工業的發展對更高強度和更輕質鎂合金的迫切需求，稀土鎂合金的研究成為一大熱點。稀土的加入對改善鎂合金組織、起燃溫度、耐腐蝕性、力學性能具有重要作用。但是當稀土加入量過高時，則會形成稀土的化合物使稀土的強化作用減弱， 當兩種以上稀土同時加入時絕對量不大于一種稀土的加入量，對鎂合金性能改善更加明顯，多元稀土復合強化是鎂合金強化的新趨勢。現有的制備稀土鎂合金的方法，主要采用Mg-稀土中間合金制造稀土鎂合金法，該方法往往受到稀土分離技術及分離成本的制約，導致稀土元素價格昂貴，顯著地提高了稀土鎂合金的生產成本，嚴重制約了其在工業領域中的應用。例如，公開號為 CN101831569A，名稱為“一種采用稀土氧化物生產稀土鎂合金的方法”的中國專利就公開了一種采用稀土氧化物生產稀土鎂合金法，但是，該專利所公開的方法同樣需要從混合稀土原料中分離出單一稀土氧化物原料，也會導致生產成本提升。混合稀土是潛在的多功能原料，且價格遠比單一稀土原料低廉，尤其是混合稀土氧化物。因此，為了尋求低成本高附加值、充分有效地利用稀土資源，研究生產工藝便捷、價格低廉的高性能稀土鎂合金，使其能夠更廣泛的應用于工業領域中，具有十分重要的意義。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種采用混合稀土氧化物制備稀土鎂合金的方法，其采用如下步驟步驟一、將混合稀土氧化物粉末分散、均勻的加入鎂液；步驟二、使混合稀土氧化物與鎂液不斷接觸；步驟三、控制混合稀土氧化物的還原量；步驟四、被還原成單質的稀土元素與熔融的鎂液結合得到稀土鎂合金；所述步驟一是將微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物混入鎂合金用精煉劑中；所述稀土鎂合金是鑭、鈰稀土含量分別為0. 3%至I. 0%和0. 15%至0. 5%的稀土鎂合金。優選的技術方案是，所述富鑭、鈰混合稀土氧化物中鑭、鈰氧化物的總量大于所述混合稀土氧化物的91%，其余為鑭族其他元素氧化物；所述鑭氧化物的含量在鑭、鈰氧化物的總量的45%至52%之間；所述精煉劑中加入的鑭、鈰混合稀土氧化物質量為原精煉劑的5 wt. %至25 wt. %，添加的精煉劑質量為爐料的2. 5 wt. %，純鑭、鈰稀土氧化物為所述精煉劑的 0. 3 wt. % 至 I. 0 wt. %。更近一步優選的技術方 案是，所述步驟一至步驟四，還包括如下步驟步驟I、根據要制備鎂合金中鑭、鋪的含量，選擇質量為所述精煉劑的5 wt. %-25 wt. %的富鑭、鋪混合稀土氧化物的相應比例，將粉末與其相應質量的原精煉劑進行充分混合，制備出含一定比例的富鑭、鈰混合稀土氧化物精煉劑。步驟2、將上述步驟I所述的含混合稀土氧化物精煉劑在200攝氏度左右烘干去除水分，將烘干的精煉劑分批加入到700°C -730°C熔融的金屬鎂液中；步驟3、每批加入的所述精煉劑將金屬鎂液面全部覆蓋形成2mm左右覆蓋層后進行上下翻動形式的攪拌；步驟4、當覆蓋的所述精煉劑沉入金屬鎂液后，再添加所述精煉劑進行攪拌直至將預定質量的精煉劑加完；步驟5、所述精煉劑加完攪拌時間不足30分鐘，則添加普通精煉劑攪拌至30分鐘；步驟6、取樣分析稀土含量，加普通精煉劑覆蓋靜置10分鐘后，用鑭或鈰稀土中間合金調整成分。所述富鑭、鈰混合稀土氧化物的相應比例是指，富鑭、 鈰混合稀土氧化物還原出的單質鑭、鈰的量不超過要制備的鎂合金中鑭、鈰的含量的任意一種。本專利技術直接采用價格更低廉的混合稀土氧化物來代替鎂-稀土中間合金生產稀土鎂合金，省略了原來先用混合稀土氧化物分離出稀土氧化物，再由稀土氧化物還原制成金屬稀土，用金屬稀土和鎂制成鎂-稀土中間合金，再在鎂液中添加鎂-稀土中間合金生產稀土鎂合金這樣的生產工藝過程；與稀土氧化物生產稀土鎂合金相比，省略了把自然界以混合氧化物形式自然存在的東西，再把它們分離提純后使用這一過程。本專利技術與采用鎂-稀土中間合金法、單一稀土氧化物法制造出的稀土總含量相同的稀土鎂合金進行比較，三者組織相同，性能較采用Mg-稀土中間合金法、純稀土氧化物法制造出的稀土鎂合金高15%左右和10%左右，更節約資源、保護環境、提高了材料的利用率，顯著地節約了成本。具體實施例方式本專利技術，主要采用如下的步驟I、將微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物分散、均勻地加入到鎂液中。選擇精煉劑為將微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物帶入鎂液的載體，利用精煉劑與鎂液的潤濕性、易分散性使微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物分散、均勻地加入到鎂液中。2、控制微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物在鎂液中的還原量。稀土的還原是在固液界面上進行的，還原反應的速度決定了稀土的還原量，影響還原反應速度的因素有反應物的量，生成物的擴散速度、反應時的溫度，試驗決定了工業生產條件下經濟的還原量，以此優化出影響擴散速度的攪拌方式和時間、加入時鎂液的溫度及相同條件下微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物加入量等參數。3、防止還原生成的氧化鎂再次污染鎂液。將氧化物還原的時間定在鎂合金精煉凈化時間，不這樣把鎂合金精煉凈化過程和還原過程有機地結合，在精煉劑凈化鎂液中同時也將還原生成的氧化物一起帶走。如果單獨加微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物進行還原， 加入的氧化物會在鎂液中聚團，怎么攪拌也不易分散且始終漂浮在表面，氧化物被還原的效果非常差，還原產生的鎂氧化物也殘留在鎂液中，需要特殊凈化處理否則大量增加鎂液的夾雜物，降低鎂合金的質量和性能。下面對本專利技術的優選實施方式進行詳細說明。 實施例I :生產含La、Ce量分別為0. 30%,0. 15%的稀土鎂合金。將質量為原精煉劑的8. 5wt. %的混合稀土氧化物粉末與其相應質量的原精煉劑進行充分混合，制備出含混合稀土氧化物精煉劑，將所配置的含混合稀土氧化物精煉劑在200攝氏度左右烘干去除水分，將烘干的精煉劑分批加入到熔融的金屬鎂液中，每批精煉劑的加入量能鎂液面全部覆蓋，形成2mm左右覆蓋層，然后進行充分攪拌，當覆蓋的精煉劑進入鎂液后，再添加精煉劑同時進行攪拌將預定質量的精煉劑加完，取樣分析稀土含量，加普通精煉劑覆蓋靜置10分鐘后，取樣進行光譜分析稀土 La、Ce含量為0. 38%、0. 20%。加少量鎂合金將稀土 La、Ce含量控制在0. 30%、0.15%后，將鎂液澆注成錠。實施例2 生產含La、Ce量分別為0. 3%、0. 5%的稀土鎂合金。將質量為原精煉劑的11. 5wt. %的混合稀土氧化物0粉末與其相應質量的原精煉劑進行充分混合，制備出含混合稀土氧化物精煉劑，將所配置的含混合稀土氧化物精煉劑在200攝氏度左右烘干去除水分，將烘干的精煉劑分批加入到熔融的金屬鎂液中，每批精煉劑的加入量能鎂液面全部覆蓋，形成2mm 左右覆蓋層，然后進行充分攪拌，當覆蓋的精煉劑進入鎂液后，再添加精煉劑同時進行攪拌將預定質量的精煉劑加完，取樣分析稀土含量，加普通精煉劑覆蓋靜置10分鐘后，取樣分析稀土 La、Ce含量為0. 32%、0. 46%。加少量鎂合金將稀土 La、Ce含量控制在本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周宏，鄭堤，王義強，王龍山，
申請(專利權)人：浙江大學寧波理工學院，
類型：發明
國別省市：