鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，包括以下步驟：預(yù)熱Al-La、Al-Yb二元中間合金到100～150℃；將Al-La二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到725～745℃后加入Al-Yb二元中間合金；合金完全熔化后在725～735℃保溫20～30min，再將熔體間歇超聲處理，超聲強(qiáng)度0.8kw/cm2～1.0kw/cm2，超聲時(shí)間40～45min，高能超聲每次施加時(shí)間71～80s，間歇時(shí)間71～80s；將熔體降至700～710℃精煉、除氣、除渣澆注。本發(fā)明的制備方法中沒(méi)有使用純鋁，省去熔煉純鋁時(shí)間，能有效避免稀土燒損，減少氧化夾雜以及成分偏析。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金作為金屬材料中典型的輕質(zhì)材料，和鋼鐵材料相比，具有高強(qiáng)度、低密度、高斷裂韌度、熱膨脹系數(shù)小，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)良特性，在機(jī)械、化工、汽車(chē)、建筑、航空、航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。對(duì)鋁合金鑄錠來(lái)說(shuō)，細(xì)化晶?？墒蛊鋬?nèi)部組織均勻，減少偏析，提高塑性，防止裂紋和縮孔等缺陷。在鋁及鋁合金中添加適量的稀土元素，能改善其性能，發(fā)展新材料。通常稀土元素具有很強(qiáng)的表面化學(xué)活性，具有合金化、凈化、變質(zhì)等作用。
[0003]在Al-RE鋁合金廣泛運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中時(shí)，對(duì)其熔煉技術(shù)提出了新的要求:在保證合金性能的前提下，以最少的能量在最短的時(shí)間里熔煉出合格的Al-RE鋁合金，既減少了合金熔煉的時(shí)間和金屬元素的損耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，又能夠準(zhǔn)確控制合金的成分。從而有效地提高生產(chǎn)效率，減少污染。由于稀土均有不同程度的變質(zhì)能力，可以生成不同的金屬間化合物。因此可以通過(guò)添加幾種不同的稀土來(lái)獲得幾種提高合金性能的金屬間化合物，從而制備出不同的鋁-RE三元中間合金。文獻(xiàn)[李廳.混合稀土變質(zhì)再生鋁合金ADC12的組織及性能研究.2011，南昌大學(xué)]中報(bào)道了一種制備Al-La-Ce三元中間合金的方法。但是這種方法稀土氧化燒損嚴(yán)重，La和Ce的燒損量分別為12.21%和16.87%，并且還出現(xiàn)了一定程度的成分偏析。因此找出一種制備Al-RE三元中間合金的簡(jiǎn)單方法具有重要意義。
[0004]人們不斷探索鋁一稀土中間合金的制備方法，目前制備稀土鋁合金的生產(chǎn)方法大致概括有以下兩種:1、直接熔合法，是將稀土或混合稀土金屬按一定比例加入到高溫鋁液中，制得中間合金。其特點(diǎn)是操作方便，合金成分含量穩(wěn)定。缺點(diǎn)就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分過(guò)濃、分散不均勻等缺陷。2、熔鹽電解法，在電解爐內(nèi)，以氯化鉀、稀土氧化物和稀土氯化物等作為電解質(zhì)，在鋁液中電解制得鋁一稀土中間合金。在工業(yè)鋁電解槽中直接加入稀土化合物，通過(guò)電解制得鋁一稀土中間合金。但在電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境，危害人體健康。除此之外，合金成分難以控制，波動(dòng)范圍較大。
[0005]本發(fā)明是在直接熔合法的基礎(chǔ)上引入高能超聲處理，利用高能超聲的聲空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)使制得的中間合金成分均勻，稀土燒損率低，防止偏析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁鑭鐿三元中間合金的方法。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟:
1、預(yù)熱Al-La、Al-Yb二元中間合金到100~150°C。所述Al-La 二元中間合金為Al-(5 ~9wt.%) La, Al-Yb 二元中間合金為 Al-(5 ~IOwt.%) Yb ；
2、將Al-La二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到725~735°C后加入Al-Yb 二元中間合金；
3、合金完全熔化后在725~735°C保溫20~30min，再將熔體間歇超聲處理，超聲強(qiáng)度0.8kw/cm2~1.0kw/cm2,超聲時(shí)間40~45min,高能超聲每次施加時(shí)間71~80s,間歇時(shí)間71~80s。所述超聲時(shí)超聲頭伸入熔體10~15mm ；
4、將熔體降至700~710°C，精煉、除氣、除渣后澆注，得到鋁鑭鐿三元中間合金。所述精煉劑為FX-LQ，加入量為熔體總重量的0.1~0.15%，作用時(shí)間3~5min，精煉劑要預(yù)熱處理,且邊加精煉劑邊輕輕攪拌熔體。所述用C2Cl6除氣，加入量為熔體總重量的0.3~0.5%,作用時(shí)間5~IOmin。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)明的制備方法中沒(méi)有使用純鋁，省去熔煉純鋁時(shí)間。高能間歇超聲處理合金。方法簡(jiǎn)便，合金成分穩(wěn)定，能有效避免稀土燒損，減少氧化夾雜以及成分偏析，且工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，操作方便，無(wú)三廢污染。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明制備的Al-5La_5Yb三元中間合金顯微組織金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】不局限于下述的實(shí)施例。
[0011]實(shí)施例1:分別將Al-9wt.%La、Al_9wt.%Yb放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到150°C。將Al-9wt.%La 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到735°C后加入Al-lOwt.%Yb二元中間合金。合金完全熔化后在735°C保溫30min。在上述合金熔體液面下15mm處施加間歇高能超聲，超聲強(qiáng)度1.0kw/cm2，超聲時(shí)間45min，高能超聲每次施加時(shí)間75s，間歇時(shí)間75s ;將熔體降至710°C，加入熔體總重量的0.15%FX-LQ精煉劑精煉5min，再加入熔體總重量的0.5%的C2Cl6除氣lOmin。除渣后澆注，得到Al_9La -1OYb三元中間合金。
[0012]實(shí)施例2:分別將Al-7wt.%La、Al-7wt.%Yb放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到120 0C0將Al-7wt.%La 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到730°C后加入Al_7wt.%Yb二元中間合金。合金完全熔化后在730°C保溫25min。在上述合金熔體液面下12mm處施加間歇高能超聲，超聲強(qiáng)度0.9kw/cm2，超聲時(shí)間42min，高能超聲每次施加時(shí)間71s，間歇時(shí)間71s ;將熔體降至705°C，加入熔體總重量的0.12%FX-LQ精煉劑精煉4min，再加入熔體總重量的0.4%的C2Cl6除氣8min。除渣后澆注，得到Al_7La _7Yb三元中間合金。
[0013]實(shí)施例3:分別將Al_5wt.%La、Al_5wt.%Yb放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到100 V。將Al-5wt.%La 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到725°C后加入Al_5wt.%Yb二元中間合金。合金完全熔化后在725°C保溫20min。在上述合金熔體液面下IOmm處施加間歇高能超聲，超聲強(qiáng)度0.8kw/cm2，超聲時(shí)間40min，高能超聲每次施加時(shí)間80s，間歇時(shí)間80s ;將熔體降至700°C，加入熔體總重量的0.1%FX-LQ精煉劑精煉3min，再加入熔體總重量的0.3%的C2Cl6除氣5min。除渣后澆注，得到Al_5La _5Yb三元中間合金。
[0014]如附圖1所示，為實(shí)施例3條件下獲得的合金組織。將制得的Al-5La_5Yb三元中間合金進(jìn)行ICP檢測(cè)，結(jié)果顯示合金中La含量為5.15wt.%，Yb含量為4.5wt.%。經(jīng)過(guò)計(jì)算稀土 La、Yb的燒損率均低于5%。從圖中可以看出，由于超聲波的聲空化和聲流化效應(yīng)對(duì)熔體的攪拌、分散作用，Al-5La-5Yb合金組織分布均勻，無(wú)氧化夾雜和成分偏析現(xiàn)象，且工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，操作方便，無(wú)三廢污染。[0015]綜上所述，本發(fā)明得到的Al-La-Yb三元中間合金組織分布均勻，無(wú)氧化夾雜和成分偏析現(xiàn)象，且工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，操作方便，無(wú)三廢污染。
【權(quán)利要求】
1.一種冶金【技術(shù)領(lǐng)域】的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征在于:預(yù)熱Al-La、Al-Yb 二元中間合金到100~150°C;將Al-La 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到725~735°C后加入Al-Yb 二元中間合金；合金完全熔化后在725~735°C保溫20~30min,再將溶體間歇超聲處理，超聲強(qiáng)度0.8kw/cm2~1.0kw/cm2,超聲時(shí)間40~45min,高能超聲每次施加時(shí)間71~80s，間歇時(shí)間71~80s ;將熔體降至700~710°C，精煉、除氣、除渣后澆注，得到鋁鑭鐿三元中間合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征是，所述Al-La二元中間合金為Al-(5~9wt.%) La, Al-Yb 二元中間合金為Al-(5~IOwt.%) Yb0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征是，所述超聲時(shí)超聲頭要伸入溶體10~15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征是，所述精煉劑為FX-LQ，加入量為熔體 總重量的0.1~0.15%，精煉劑要預(yù)熱處理，作用時(shí)間3~5min，且邊加精煉劑邊輕輕攪拌熔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征是，所述用C2Cl6除氣，加入量為熔體總重量的0.3~0.5%，作用時(shí)間5~lOmin。
【文檔編號(hào)】C22C21/00GK103924127SQ201410107173
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】閆洪, 李正華 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)