專利名稱：一種采用混合稀土氧化物生產(chǎn)稀土鎂合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用混合稀土氧化物生產(chǎn)稀土鎂合金的方法
背景技術(shù)：
鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、良好的鑄造性能、易于加工成型等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程金屬”，廣泛應(yīng)用于汽車、電子及航天航空等領(lǐng)域。近年來，隨著汽車等工業(yè)的發(fā)展對更高強(qiáng)度和更輕質(zhì)鎂合金的迫切需求，稀土鎂合金的研究成為一大熱點(diǎn)。稀土的加入對改善鎂合金組織、起燃溫度、耐腐蝕性、力學(xué)性能具有重要作用。但是當(dāng)稀土加入量過高時，則會形成稀土的化合物使稀土的強(qiáng)化作用減弱， 當(dāng)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(fù)合強(qiáng)化是鎂合金強(qiáng)化的新趨勢?，F(xiàn)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(shù)及分離成本的制約，導(dǎo)致稀土元素價格昂貴，顯著地提高了稀土鎂合金的生產(chǎn)成本，嚴(yán)重制約了其在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。例如，公開號為 CN101831569A，名稱為“一種采用稀土氧化物生產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致生產(chǎn)成本提升?；旌舷⊥潦菨撛诘亩喙δ茉?，且價格遠(yuǎn)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(chǎn)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(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明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(zhì)的稀土元素與熔融的鎂液結(jié)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(yōu)選的技術(shù)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(zhì)量為原精煉劑的5 wt. %至25 wt. %，添加的精煉劑質(zhì)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(yōu)選的技術(shù)方 案是，所述步驟一至步驟四，還包括如下步驟步驟I、根據(jù)要制備鎂合金中鑭、鋪的含量，選擇質(zhì)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(yīng)比例，將粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行上下翻動形式的攪拌；步驟4、當(dāng)覆蓋的所述精煉劑沉入金屬鎂液后，再添加所述精煉劑進(jìn)行攪拌直至將預(yù)定質(zhì)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(diào)整成分。所述富鑭、鈰混合稀土氧化物的相應(yīng)比例是指，富鑭、 鈰混合稀土氧化物還原出的單質(zhì)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。本發(fā)明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(chǎn)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(chǎn)稀土鎂合金這樣的生產(chǎn)工藝過程；與稀土氧化物生產(chǎn)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。本發(fā)明與采用鎂-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(jìn)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(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高了材料的利用率，顯著地節(jié)約了成本。
具體實施例方式本發(fā)明一種采用混合稀土氧化物生產(chǎn)稀土鎂合金的方法，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(jìn)行的，還原反應(yīng)的速度決定了稀土的還原量，影響還原反應(yīng)速度的因素有反應(yīng)物的量，生成物的擴(kuò)散速度、反應(yīng)時的溫度，試驗決定了工業(yè)生產(chǎn)條件下經(jīng)濟(jì)的還原量，以此優(yōu)化出影響擴(kuò)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(shù)。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(jī)地結(jié)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(dú)加微米級的富鑭、鈰混合稀土氧化物進(jìn)行還原， 加入的氧化物會在鎂液中聚團(tuán)，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(chǎn)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(zhì)量和性能。下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例I :
生產(chǎn)含La、Ce量分別為0. 30%,0. 15%的稀土鎂合金。將質(zhì)量為原精煉劑的8. 5wt. %的混合稀土氧化物粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?dāng)覆蓋的精煉劑進(jìn)入鎂液后，再添加精煉劑同時進(jìn)行攪拌將預(yù)定質(zhì)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(jìn)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(chǎn)含La、Ce量分別為0. 3%、0. 5%的稀土鎂合金。將質(zhì)量為原精煉劑的11. 5wt. %的混合稀土氧化物0粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?dāng)覆蓋的精煉劑進(jìn)入鎂液后，再添加精煉劑同時進(jìn)行攪拌將預(yù)定質(zhì)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0. 3%、0. 5%后， 將鎂液澆注成錠。實施例3:
生產(chǎn)含La、Ce量分別為I. 0%、0. 15%的稀土鎂合金。將質(zhì)量為原精煉劑的24. 5wt. %的混合稀土氧化物粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?dāng)覆蓋的精煉劑進(jìn)入鎂液后，再添加精煉劑同時進(jìn)行攪拌將預(yù)定質(zhì)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. 97%,0. 17%。加少量鎂合金將稀土 La、Ce含量控制在I. 0%、0. 15%后， 將鎂液澆注成錠。實施例4
生產(chǎn)含La、Ce量分別為0. 65%,0. 45%的稀土鎂合金。將質(zhì)量為原精煉劑的14wt. %的混合稀土氧化物粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?dāng)覆蓋的精煉劑進(jìn)入鎂液后，再添加精煉劑同時進(jìn)行攪拌將預(yù)定質(zhì)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. 67%、0. 48%。加少量鎂合金將稀土 La、Ce含量控制在0. 65%、0. 45 % 后，將鎂液燒注成錠。實施例5
生產(chǎn)含La、Ce量分別為0. 85%,0. 25%的稀土鎂合金。將質(zhì)量為原精煉劑的18wt. %的混合稀土氧化物粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?dāng)覆蓋的精煉劑進(jìn)入鎂液后，再添加精煉劑同時進(jìn)行攪拌將預(yù)定質(zhì)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. 88%、0. 31%。加少量鎂合金將稀土 La、Ce含量控制在0. 85%、0. 25%后， 將鎂液澆注成錠。最后需要說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，而不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，任何對本發(fā)明技術(shù)特征所做的等同替換或相應(yīng)改進(jìn)，仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一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(zhì)的稀土元素與熔融的鎂液結(jié)合得到稀土鎂合金；其特征在于，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。
2.如權(quán)利要求I所述一種采用混合稀土氧化物制備稀土鎂合金的方法，其特征在于， 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、鋪混合稀土氧化物質(zhì)量為原精煉劑的5 wt. %至25 wt. %,添加的精煉劑質(zhì)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. 0Wt. %。
3.如權(quán)利要求I所述一種采用混合稀土氧化物制備稀土鎂合金的方法，其特征在于， 所述步驟一至步驟四，還包括如下步驟步驟I、根據(jù)要制備鎂合金中鑭、鈰的含量，選擇質(zhì)量為所述精煉劑的5 wt. %-25 wt. % 的富鑭、鈰混合稀土氧化物的相應(yīng)比例，將粉末與其相應(yīng)質(zhì)量的原精煉劑進(jìn)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2_左右覆蓋層后進(jìn)行上下翻動形式的攪拌；步驟4、當(dāng)覆蓋的所述精煉劑沉入金屬鎂液后，再添加所述精煉劑進(jìn)行攪拌直至將預(yù)定質(zhì)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(diào)整成分。
4.如權(quán)利要求3所述一種采用混合稀土氧化物制備稀土鎂合金的方法，其特征在于， 所述富鑭、鈰混合稀土氧化物的相應(yīng)比例是指，富鑭、鈰混合稀土氧化物還原出的單質(zhì)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。
全文摘要
本發(fā)明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(zhì)的稀土元素與熔融的鎂液結(jié)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(fā)明更節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高了材料的利用率，顯著地節(jié)約了成本。
文檔編號C22C23/06GK102618737SQ201210115580
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者周宏 , 王義強(qiáng), 王龍山, 鄭堤 申請人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院