鎂鋰合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鎂鋰合金，該合金的組成及其質(zhì)量的百分比為：Li:0-20％，Al:0.8％-1.5％，Pb:0.6％-1.6％，Mn:0.6％-1.6％，其余為Mg和其他物質(zhì)。其制備步驟為：a.按照質(zhì)量百分比將Li，Al，Pb，Mn，其余為Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑加入到真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)；b.對真空感應(yīng)熔煉爐進(jìn)行抽真空處理并通入保護(hù)氣體；c.控制熔煉電流將金屬全部融化，并保溫，使金屬混合均勻；d.在溫度為700-750℃時(shí)將熔煉后的合金熔體澆鑄成型。采用本發(fā)明的技術(shù)方案煉制的鎂鋰合金，能夠在NaCl的環(huán)境下保證性能良好。
【專利說明】鎂鋰合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及鎂鋰合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂鋰合金具有低密度、比強(qiáng)度高、比剛度、熱穩(wěn)定性高、電磁屏蔽性能佳以及可回收性能好的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于航天、航空、通訊、交通、汽車、電子、機(jī)械等領(lǐng)域。
[0003]在實(shí)際中的應(yīng)用中，隨著環(huán)境的不斷變化，鎂鋰合金經(jīng)常暴露Na+和Cl-存在的環(huán)境中，例如經(jīng)常浸泡在海水中的船舶或在惡劣環(huán)境下的汽車部件，在這種情況下會(huì)對鎂鋰合金的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鎂鋰合金及其制備方法，采用真空熔煉技術(shù)，旨在提供一種能夠在NaCl環(huán)境下保證良好性能的鎂鋰合金。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種鎂鋰合金，所述合金的組成及其質(zhì)量百分比為:1^:0-20^^1:0.8^-1.5%,Pb:0.6% -1.6%，Μη:0.6% -1.6%，其余為 Mg 和其他物質(zhì)。
[0007]—種鎂鋰合金的制備方法，制備步驟為:
[0008]a 按照質(zhì)量百分比將 L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余為Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑加入到真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)；
[0009]b對真空感應(yīng)熔煉爐進(jìn)行抽真空處理并通入保護(hù)氣體；
[0010]c控制熔煉電流將金屬全部融化，并保溫，使金屬混合均勻；
[0011]d在溫度為700_750°C將熔煉后的合金熔體澆鑄成型。
[0012]較優(yōu)地，步驟a中的進(jìn)料順序?yàn)橄燃尤隠iCl/LiF覆蓋劑，然后依次加入L1、A1、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑。
[0013]較優(yōu)地，步驟b中所通入的保護(hù)氣體惰性氣體。
[0014]較優(yōu)地，步驟c中熔煉電流為14A-16A。
[0015]較優(yōu)地,步驟c中的保溫時(shí)間為10_15min。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]采用本發(fā)明的技術(shù)方案煉制的鎂鋰合金，能夠在在NaCl環(huán)境下保證良好的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明鎂鋰合金的制備方法的方法流程圖；
[0019]圖2為四種合金在0.7mol/LNaCl溶液中的極化曲線圖；
[0020]圖3為四種合金在0.7mol/LNaCl溶液中的開路電位隨時(shí)間變化圖；
[0021]圖4為鑄態(tài)Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的計(jì)時(shí)電位曲線圖；
[0022]圖5為鑄態(tài)Mg-3L1-Al-Pb_Mn合金的計(jì)時(shí)電位曲線圖；
[0023]圖6為鑄態(tài)Mg-5L1-Al-Pb_Mn合金的計(jì)時(shí)電位曲線圖；
[0024]圖7為鑄態(tài)Mg-8L1-Al-Pb_Mn合金的計(jì)時(shí)電位曲線圖；
[0025]圖8為四種合金恒電流放電Ih后的交流阻抗圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的鎂鋰合金及其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]一種鎂鋰合金，所述合金的組成及其質(zhì)量百分比為:1^:0-20^^1:0.8^-1.5%,Pb:0.6% -1.6%，Μη:0.6% -1.6%，其余為 Mg 和其他物質(zhì)。
[0028]一種鎂鋰合金的制備方法，如圖1所示，制備步驟為:
[0029]a 按照質(zhì)量百分比將 L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余為Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑加入到真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)；
[0030]b對真空感應(yīng)熔煉爐進(jìn)行抽真空處理并通入保護(hù)氣體；
[0031]c控制熔煉電流將金屬全部融化，并保溫，使金屬混合均勻；
[0032]d在溫度為700-750°C時(shí)將熔煉后的合金熔體澆鑄成型。
[0033]其中步驟a中的進(jìn)料時(shí)間應(yīng)控制在Imin之內(nèi)。
[0034]較優(yōu)地，作為一種可實(shí)施方式，步驟a中的進(jìn)料順序?yàn)橄燃尤隠iCl/LiF覆蓋劑，然后依次加入L1、Al、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑。這樣可以使LiCl/LiF覆蓋劑與其他金屬的混合更加均勻。
[0035]較優(yōu)地，作為一種可實(shí)施方式，步驟b中所通入的保護(hù)氣體是惰性氣體，例如:氬氣。
[0036]較優(yōu)地，作為一種可實(shí)施方式，步驟c中熔煉電流為14A-16A。
[0037]較優(yōu)地，作為一種可實(shí)施方式，步驟c中的保溫時(shí)間為10_15min。這樣能夠使金屬的混合更加均勻。
[0038]通過實(shí)驗(yàn)對采用該制備方法熔煉的四種合金(四種合金的物質(zhì)量比分別為Mg-OL1-Al-Pb-Mn, Mg-3L1-Al-Pb_Mn、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 和 Mg-8L1-Al-Pb_Mn)進(jìn)行如下性能檢測:
[0039]1、Tafel極化曲線測試
[0040]如圖2所示，測量前在-2.2V下穩(wěn)定5min，掃描速率為5mV.s-1。從圖2可以看出四種鑄態(tài)合金的極化曲線形狀相似，腐蝕電位從圖中很難直接區(qū)分開，四種合金均在電極在電位大于-1.2V時(shí)進(jìn)入相對穩(wěn)定的鈍化區(qū)。這是由于在較高的氧化電位下，合金電極表面被電化學(xué)氧化產(chǎn)物覆蓋，形成鈍化膜所致。這樣可以得出結(jié)論，四種合金在NaCl溶液中性能穩(wěn)定，因此能夠在NaCl環(huán)境下保證良好的性能。
[0041]2、合金開路電位隨時(shí)間變化曲線
[0042]如圖3所示，從圖中可以看出Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的電位在測試過程中穩(wěn)定在-1.75V，Mg-3L1-Al-Pb-Mn 合金的開路電位在-1.675V。
[0043]Mg-5L1-Al-Pb-Mn合金的電位在測試過程在_1.625V附近，從圖中可以看出電勢在測試過程中很穩(wěn)定。Mg-SL1-Al-Pb-Mn合金的開路電位大概在-1.575V附近。從開路電位隨時(shí)間變化的曲線我們可以看出，隨著合金中Li含量的增加，開路電位正移。
[0044]3、恒電流氧化
[0045]如圖4至7所示，測試過程電流分別控制在10mA、20mA和30mA。每次測試時(shí)間為lh。當(dāng)氧化電流為1mA時(shí)，Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的計(jì)時(shí)電位約為-1.4V，而Mg-3L1-Al-Pb_Mn 合金、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 合金和 Mg-8L1-Al-Pb_Mn 合金的計(jì)時(shí)電位約為-1.3V，相差0.1V。當(dāng)氧化電流為30mA時(shí)，計(jì)時(shí)電位信號波動(dòng)很大。在相同的放電電流下,Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金的放電電位更負(fù),活性更高。四種合金的計(jì)時(shí)電位曲線均出現(xiàn)周期性的波動(dòng)，這是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化產(chǎn)物在電極表面逐漸積累，電解液不能與電極表面很好地接觸，電荷傳遞受阻，極化電位變大，當(dāng)氧化產(chǎn)物積累到一定程度后脫落，電荷傳遞恢復(fù)暢通，放電電位產(chǎn)生上下波動(dòng)。各種合金的計(jì)時(shí)電位曲線出現(xiàn)了相同的現(xiàn)象，即隨著氧化電流密度的增大，相應(yīng)的電位值也增大。這是因?yàn)殡S著電流密度的增大，電極的反應(yīng)速率變快，電極極化程度加大，極化的過電位越大,所以電位越正。
[0046]4、電化學(xué)阻抗
[0047]如圖8所示，掃描頻率范圍為0.lHZ-200kHZ，掃描方向?yàn)橛筛哳l至低頻，掃描電位為開路電位，擾動(dòng)信號為正弦交流電壓，幅值為5mV?？梢钥闯?，四種鑄態(tài)合金均只有一個(gè)高頻容抗弧，高頻區(qū)的容抗弧是由電荷傳遞引起，其直徑值可近似看作電極反應(yīng)的電荷傳遞電阻。Mg-OL1-Al-Pb-Mn和Mg-3L1-Al-Pb_Mn在電化學(xué)氧化后的電阻達(dá)到60 Ω，而Mg-5L1-Al-Pb-Mn電化學(xué)氧化后的電阻大概在78 Ω，Mg-8L1-Al-Pb_Mn的電阻最大，達(dá)到110Ω。
[0048]通過以上測試得出結(jié)論為:
[0049](I)Mg-OL1-Al-Pb-Mn 合金有更負(fù)的開路電位，約為-1.75V,比 Mg-8L1-Al-Pb_Mn的開路電位負(fù)移0.175V。
[0050](2)在恒電流氧化下，Mg-OL1-Al-Pb-Mn、Mg-3L1-Al-Pb_Mn、Mg-5L1-Al-Pb_Mn 和Mg-8L1-Al-Pb-Mn四種合金均隨著氧化電流的增加，發(fā)生相應(yīng)的計(jì)時(shí)電位曲線正移，這主要是因?yàn)殡S著電流密度的增大，電極的反應(yīng)速率加快，電極極化程度加大，極化的過電位越大，所以電位越正。Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金在恒電流氧化下,相應(yīng)的電位最負(fù)，20mA恒電流氧化下，電位為-1.0V，與電位最高的Mg-8L1-Al-Pb-Mn合金相差0.2V。并且計(jì)時(shí)電位曲線出現(xiàn)周期性的波動(dòng)，這是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化產(chǎn)物在電極表面逐漸積累，電解液不能與電極表面進(jìn)行很好的接觸，電荷傳遞受阻，極化電位變大，當(dāng)氧化產(chǎn)物積累到一定程度后脫落，電荷傳遞恢復(fù)暢通，放電電位產(chǎn)生上下波動(dòng)。
[0051](3)從交流阻抗的分析結(jié)果可以看出，在20mA恒電流氧化后,Mg-OL1-Al-Pb-Mn合金具有最低的電阻，約為60Ω。
[0052](4)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在Na+和Cl_存在的環(huán)境中，隨著Li含量的增加，Mg-8L1-Al-Pb-Mn合金有著更好的性能，因此更適用于乘用車車身及新能源車輛其他關(guān)鍵零部件的制造，以及海洋中船舶的制造。
[0053]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂鋰合金，其特征在于: 所述合金的組成及其質(zhì)量的百分比為=L1:0-20%,Al:0.8%-1.5%,Pb:0.6%-1.6%,Μη:0.6% -1.6% ,其余為Mg和其他物質(zhì)。
2.一種鎂鋰合金的制備方法，其特征在于: 制備步驟為: a 按照質(zhì)量百分比為:L1: 0-20 % ,Al:0.8 % -1.5 % ,Pb:0.6 % -1.6 % ,Mn:0.6% -1.6% ,其余為Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑加入到真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)；b對真空感應(yīng)熔煉爐進(jìn)行抽真空處理并通入保護(hù)氣體；c控制熔煉電流將金屬全部融化，并保溫，使金屬混合均勻；d在溫度為700-750°C將熔煉后的合金熔體澆鑄成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于: 步驟a中的進(jìn)料順序?yàn)橄燃尤隠iCl/LiF覆蓋劑，然后依次加入L1、Al、Pb、Mn、Mg以及LiCl/LiF覆蓋劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于: 步驟b中所通入的保護(hù)氣體是惰性氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于: 步驟c中熔煉電流為14A-16A。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于: 步驟c中的保溫時(shí)間為10-15min。
【文檔編號】C22C23/00GK104294122SQ201410532222
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】張琳琳, 趙新華 申請人:北汽福田汽車股份有限公司