專利名稱：采用粉末冶金方法制備的鎂-錳中間合金及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高含錳量的鎂-錳中間合金，具體說是采用粉末冶金方法制
備的錳含量在10-30% (wt)，可用于熔煉普通鎂合金以及高耐蝕高焊接性能鎂合 金的金屬材料及制備方法。
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(yōu)于鋼和鋁合金。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(huán)境無毒無污染，回收利用的成本低；而 且鎂在地球上儲量極其豐富，約占地殼質量的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(tǒng)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(fā)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。
鎂錳系合金屬于變形鎂合金，有優(yōu)良的抗蝕性和焊接性，特別是耐海水腐 蝕速度大大降低，已廣泛地應用于飛機蒙皮、壁板及內部零件、才莫一政復雜構件、 油路系統(tǒng)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。/。。由于含錳的鎂合金具有良好的沖壓、擠壓和軋制工藝性能， 且應力腐蝕傾向小，變形后有較高的力學性能(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，故制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(fā)展迫切地需要開發(fā)高含錳量的鎂錳中間合金， 研究其制備工藝技術及其對最終合金組織、性能的影響規(guī)律日顯重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種采用粉末冶金方法制備的鎂-錳中間合金及制備方 法。鎂-錳中間合金在鎂合金的冶煉過程中，用于向合金中添加錳元素，改變鎂 合金的含錳量。
本發(fā)明所述中間合金為高含錳量的鎂-錳中間合金，可以用于普通鎂合金的 制造，也可用于具有高耐蝕性、高焊接性的新型鎂合金的制造。
本發(fā)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);其余為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，均采用市售的常規(guī)產品。
制備高含錳量的鎂-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于100目的鎂粉用于鎂-錳中間合金的制備。
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。混合均勻后將
粉末置于鋼模中，在常溫下采用常規(guī)的制備坯塊的加壓制成型，即得所述的鎂-錳中間合金。
上述混合均勻的粉末，壓坯后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(fā)生遷移或者偏析，保證了鎂-錳中 間合金的均勻性。
本發(fā)明的有益效果是
l.突破了現(xiàn)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(fā)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(yōu)良的鎂合金提供了物質保障。
3. 本發(fā)明為我國錳礦資源的深度開發(fā)利用找到 一條新的出路。 本發(fā)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(guī)模工業(yè)化生產的優(yōu)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制備鎂-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于內徑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，按照上述方法制成高含錳量鎂-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克置于氧化鎂坩堝中。于真空電磁感應爐內通Ar氣保護， 在660。C-680。C下融化并攪拌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。/。，余量為鎂，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，按照上述方法制成高含錳量鎂-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克置于氧化鎂坩堝中。于真空電磁感應爐內通Ar氣保護， 在66(TC-68(TC下融化并攪拌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。/。，余量為鎂，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，按照上述方法制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克置于氧化 鎂坩堝中。于真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-68(TC下融化并攪拌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。/。，余量為鎂，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，按照上述方法制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克置于氧化 鎂坩堝中。于真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-680。C下融化并攪拌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,余量為鎂，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，按照上述方法制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克置于氧化鎂坩堝中。于真空電磁感應爐內通Ar氣保護，在660。C-680。C下 融化并攪拌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。/。，余量為《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，按照上述方法制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 克置于氧化鎂坩堝中。于真空電^t感應爐內通Ar氣保護，在660。C-68(TC下融 化并攪拌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%，余量為鎂，符合牌號為ZM21鎂合金成分標準。 結論
按照本發(fā)明專利所述方法，可制得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(guī)模工業(yè)化生產的特點。
權利要求
1. 一種采用粉末冶金方法制備的鎂-錳中間合金，其特征在于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％；其余為鎂。
2. 制備權利1所述的鎂-錳中間合金的方法，其特征在于有以下步驟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、粒徑大于100目的鎂粉用于鎂-錳中間合金的制備；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(guī)的制備坯塊的方法壓制成型，得到成型的高含錳量的鎂-錳中間合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用粉末冶金方法制備的鎂-錳中間合金及制備方法。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％；其余為鎂。使用機械攪拌將純錳粉與純鎂粉混合均勻，在常溫下于鋼模中壓制成坯塊，即得所述鎂-錳中間合金。本發(fā)明提供的鎂-錳中間合金可用于制備各種鎂合金，所述鎂-錳中間合金可以用于熔煉具有優(yōu)良耐蝕性以及焊接性的新型鎂合金產品。本發(fā)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(guī)模工業(yè)化生產的優(yōu)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(yōu)先權日2009年4月14日
發(fā)明者銳 李, 科 范, 高家誠 申請人:重慶大學