專利名稱：一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品及其制備方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料技術領域，更具體地說，涉及一種含銀的鋁鋰合金光譜標準 樣品及其制備方法。
背景技術：
鋰是世界上最輕的元素，把金屬鋰作為合金元素加到金屬鋁中，就形成了鋁鋰合 金。鋁鋰合金具有密度低，比強度高、比剛度高，耐熱性和抗應力腐蝕性能好等特點，是近十 幾年來航空金屬材料中發展最為迅速的一個領域，在航空、航天以及航海業得到廣泛應用。鋁鋰合金經歷了很長的發展階段，1924年，德國研制成功一種含0. Iwt %鋰的 鋁鋅合金，其機械性能比當時廣泛應用的的鋁鎂合金優異；1957年，英國研制成功了含鋰 1. lwt%&X-2020鋁合金，該合金用于美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮 上；原蘇聯的科技工作者與1957年研制出了一種含鋰2wt%的鋁合金。同時，由于冶金技 術和相關技術的不斷發展，含鋰量大、比重小、強度高的鋁鉀合金不斷出現，并且得到了廣 泛的應用。在鋁鋰合金的生產和開發過程中，常用方法為通過對鋁鋰合金中的化學成分進行 分析，達到嚴格控制檢測控制各化學成分的含量的目的。在各種合金的化學成分檢測方法 中，光電光譜分析法由于具有快速、準確、環保、操作簡便等特點，在工礦企業、商檢、科研院 所等國民經濟各行業得到廣泛應用。根據光電光譜分析原理，在分析合金前，必須要有相對 應的合金標樣，用于繪制工作曲線和校正分析結果，以保證分析結果的準確度，從而達到控 制合金成分含量的目的。申請號為02133857. 4的中國專利文獻報道了一種鋁鋰合金光譜 標準樣品及其制備方法，該標準樣品只含Cu、Li、Mg、Ti、&等元素，不含Ag元素，不適用于 含銀的鋁鋰合金的分析。本發明人考慮，由于Ag密度較大，易于沉淀，利用上述利用報道中 的方法制備合金標樣時，向其中加入Ag元素，同樣不能制備得到含銀的鋁鋰合金光譜標準 樣品。
發明內容
有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品 及其制備方法，該方法可以制備含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品。本發明提供一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的制備方法，包括步驟a)在氬氣保護下，將Al、Cu、Ti和&加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合 金熔液；步驟b)取部分第一合金熔液，將Ag加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混 合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金 熔液的體積為0. 1 IL ；步驟c)向所述第二合金熔液中加入Mg、Li，得到第三合金熔液，用氯化鋰和/或 氟化鋰覆蓋所述第三合金熔液；
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步驟d)在攪拌條件下，利用間隙式半連續鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到 鑄錠；步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品。優選的，在所述熔煉爐中以含銀的鋁鋰合金為鋪底材料。優選的，所述步驟b)中將Ag加入所述部分第一合金熔液中的溫度為800 850 "C。優選的，所述步驟d)采用直徑為120mm 130mm的結晶器。優選的，所述間隙式半連續鑄造法中冷卻水壓為0. 035Mpa 0. 044Mpa,鑄造溫度 為780 820°C，停留時間為3 5秒，鑄造長度為3 4cm，鑄造速度為80 100mm/min。優選的，所述步驟d)在氬氣保護下進行。優選的，所述步驟e)具體為在470 475°C下，將所述鑄錠保溫1 2小時，然后降溫至455 460°C，保溫 30 40小時，降至室溫。優選的，還包括利用油壓擠壓機將得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品擠壓成棒 材，然后鋸切。本發明還提供一種鋁鋰合金光譜標準樣品，包括以下成分 0. 18wt % 0. 22wt % 的 Ag、1. 75wt % 2. 25wt % 的 Li、2. 4wt % 2. 6wt % 的 Cu、 0. 57wt% 0. 63wt%&Mg、0. 09wt% 0. llwt%&Ti、0. 035wt% 0. 045wt%&Zr，余量 為Al。本發明還提供一種鋁鋰合金光譜標準樣品，包括以下成分0. 23wt% 0. 27wt%&Ag、l. 5wt%~ 1. 9wt%&Li、2. 85wt% 3. 15wt%^Cu, 0. 47wt% 0. 53wt%&Mg、0. 07wt% 0. 09wt%&Ti、0. 06wt% 0. 08wt%&Zr，余量為 Al。本發明還提供一種鋁鋰合金光譜標準樣品，包括以下成分0. 42wt% 0.Ag、0. 35wt% 0.Li、3. 85wt% 4.
Cu、0. 375wt% 0. 425wt%&Mg、0wt% 0. 02wt%&Ti、0. 09wt% 0. llwt%&Zr，余量 為Al。本發明還提供一種鋁鋰合金光譜標準樣品，包括以下成分0. 46wt% 0. 54wt%&Ag、l. 2wt%~ 1. 6wt%&Li、4. 35wt% 4. 65wt%^Cu, 0. 28wt% 0. 32wt%&Mg、0. 04wt% 0. 06wt%&Ti、0. llwt% 0. 13wt%&Zr，余量為 Al。本發明還提供一種鋁鋰合金光譜標準樣品，包括以下成分0. 56wt% 0.Ag、0. 85wt% 1.Li、5. 35wt% 5.
Cu、0. 19wt% 0.Mg、0. 02wt% 0.Ti、0. 14wt% 0.Zr，余
量為Al。從上述的技術方案可以看出，本發明提供一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的制 備方法，由于Ag具有密度大、熔點低的特點，因此，在熔煉過程中易發生沉底現象，本發明 將Ag單獨加入并在加入Ag的過程中采用攪拌的方式，包括取部分第一合金熔液，將Ag加 入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪
5拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金熔液的體積為0. 1 1L。由于所述部分第一合 金熔液的體積較小，易于攪拌，有利于Ag與所述部分第一合金熔液的混合，得到混合溶液， 將所述混合溶液加入熔煉爐中，混合溶液與熔煉爐中液體混合，此時，Ag的加入方式為液體 也液體的混合，因此Ag不易沉淀；并且，鑄造過程在攪拌條件下進行，避免了沉底現象的發 生，保證了鑄錠的成分均勻。實驗結果表明，本發明制備的含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品為 2195鋁鋰合金光譜標準樣品，成分均勻。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其它的附圖。圖1為實施例公開的標樣鑄錠E3103的光學顯微鏡圖。
具體實施例方式下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明提供一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的制備方法，包括步驟a)在氬氣保護下，將Al、Cu、Ti和&加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合 金熔液；步驟b)取部分第一合金熔液，將Ag加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混 合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金 熔液的體積為0. 1 IL ；步驟c)向所述第二合金熔液中加入Mg、Li，得到第三合金熔液，用氯化鋰和/或 氟化鋰覆蓋所述第三合金熔液；步驟d)在攪拌條件下，利用間隙式半連續鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到 鑄錠；步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品。Al-Li合金結晶溫度低且流動性好，故很難鑄造成形，且易拉裂和產生中心裂紋 等。因此，按照本發明，所述步驟a)中，在所述熔煉爐中優選以含銀的鋁鋰合金為鋪底材 料，從而在步驟d)的鑄造過程中，增加鑄錠抵抗底部拉應力的金屬厚度。優選為加入Al、 Cu、Ti和ττ等金屬，加熱至熔化，得到液態金屬，用預熱好的渣刀將液態金屬在底座上扒平 并打凈氧化渣，待周邊金屬凝固20 30mm后放入分配漏斗，繼續放入Al、Cu、Ti和Ir等金 屬。所述步驟a)優選在氬氣保護下進行，避免了金屬與空氣的直接接觸。按照本發明，本發明所述步驟b)優選采用樣勺加入法，更優選為步驟bl)用樣勺取體積為0. 1 IL的第一合金熔液，在800 850°C下將計算量 的Ag加入樣勺中，攪拌；
步驟b2)將步驟bl)得到的產物置于熔煉爐中，攪拌。所述Ag優選為條狀。本發明取部分第一溶液的體積為0. 1 1L，該體積易于攪 拌，能使Ag很快溶解于其中。當需加入的Ag量較多時，可分多次加入，具體為將Ag切成條 狀，在盛有第一合金熔液的樣勺中融化。由于Ag具有密度大、熔點低的特點，在熔煉過程中 易發生沉底現象，且易產生重量偏析等問題，將Ag單獨加入并在加入Ag的過程中采用攪拌 的方式，使Ag充分熔解。由于所述步驟b)中取的部分第一合金熔液的體積較小，易于攪 拌，有利于Ag與所述部分第一合金熔液的混合，得到混合溶液，將所述混合溶液加入熔煉 爐中，混合溶液與熔煉爐中液體混合，此時，Ag的加入方式為液體也液體的混合，因此Ag不 易沉淀，本發明采用樣勺加入法。所述步驟c)中，加入Mg、Li后用氯化鋰和/或氟化鋰覆蓋所述第一合金熔液，并 不斷補充確保完全復蓋第三合金熔液表面。由Li的化學性活潑，因此Li元素加入技術和 操作工藝難于掌握，現有技術中常用的溶劑覆蓋劑為2號溶劑的主要成分是KCl和MgCl，由 于Li比K、Mg都活潑，2號溶劑不能實現對Li元素的覆蓋。本發明采用氯化鋰和/或氟化 鋰作為溶劑覆蓋劑，不會存在溶劑覆蓋劑中的金屬原子被置換的情況發生，可以更好的控 制Li的含量，防止Li被置換。所述步驟d)采用間隙式半連續鑄造法，優選具體為鑄造前開冷卻水，冷卻水壓為0. 035Mpa 0. 044Mpa,鑄造溫度為780 820°C，停 3 5秒，然后鑄3 4cm，速度為80 100mm/min，如此反復。所述冷卻水壓優選為0. 038Mpa 0. 042Mpa,最優選為0. 04Mpa。所述鑄造溫度優 選為790 810°C，更優選為800°C。所述鑄造速度優選為85 95mm/min，最優選為90mm/ min。在鑄造過程中，優選采用直徑為120 130mm的結晶器，更優選采用直徑為124mm的 結晶器。本發明采用的直徑為120 130mm的結晶器為小直徑結晶器，在鑄造過程中，形成 裂紋的傾向性小，采用半連續式鑄造法，可以有效地控制裂紋的產生。由于Ag具有密度大 的特點，在鑄造過程中容易沉底，因此，鑄造過程中不斷攪拌，避免了沉底現象的發生，保證 了鑄錠的成分均勻。鋁鋰合金熔體表面形成的氧化膜容易被破壞，鋰易燒損甚至燃燒，本發 明采用環狀氬氣保護裝置保護結晶器，通入氬氣將空氣與鋁鋰合金熔體隔絕，從而達到保 護鋁鋰合金減少燒損的目的，為獲得潔凈鋁鋰合金熔體和成分均勻鑄錠提供保障。鋁鋰合金易產生熔劑雜質和非金屬化合物，嚴重影響標準樣品的化學成分均勻 性。按照本發明，所述將鑄錠進行均勻化處理優選具體為在470 475°C下，將所述鑄錠保溫1 2小時，然后降溫至455 460°C，保溫 30 40小時，降至室溫。此外，本發明還優選包括利用油壓擠壓機將得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品擠壓成棒材，然后鋸切。所 述油壓擠壓機優選為1800 2200噸，更優選為2000噸。所述擠壓速度優選為1 1. 5m/ 分，更優選為1 1. 2m/分。所述棒材優選為40 60mm，更優選為45mm。在整個加工過程 中，防止污染和異物壓入，保持鋁鋰合金光譜標準樣品表面清潔，在擠壓前，要除掉表面夾 渣，化合物等缺陷。為了進一步說明本發明的技術方案，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行 描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。實施例1制備含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品E3101步驟a)在氬氣保護下，在將爐溫升至400。C進行烘爐，然后加入按表1中的成分百 分比將高純鋁加入熔煉爐中，待熔化后，將Al、Cu、Ti和&加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到
第一合金熔液；步驟b)調整其化學成分至符合設計要求后，用樣勺取第一合金熔液500ml，在 820°C下將計算量的Ag加入樣勺中，攪拌，將得到的產物置于熔煉爐中，攪拌；步驟c)分別向所述第二合金熔液中加入Mg、Li，得到第三合金熔液，用氯化鋰和 氟化鋰覆蓋所述第三合金熔液，經過靶渣、攪拌后進行取樣分析，再將其化學成分調整到設 計要求為準；步驟d)采用間歇連續鑄造法進行鑄造，步驟為鑄造前，先開冷卻水，冷卻水壓控制在0. 045Mpa 0. 055Mpa,調整溫度為710 740°C，停留時間為3 5秒，鑄造長度為3 4cm，如此反復，直至鑄完，在鑄造過程中不 斷攪拌，在流槽和結晶器中金屬表面上撒上氯化鋰和氟化鋰并通入氬氣，最后鑄成直徑為 124mm的圓柱錠，即標樣鑄錠；步驟e)對標樣鑄錠進行均勻化處理控制爐溫為470 475°C，將鑄造出的標樣 鑄錠放置于保溫爐中，在455 460°C的溫度下保溫32小時，隨后保溫爐冷卻至室溫；步驟f)擠壓、鋸切等加工在400°C條件下，將均勻化處理后的標樣鑄錠在經 過2000噸油壓擠壓機擠壓成直徑為45mm的棒材，擠壓速度為1. Im/分，擠壓筒尺寸為 Φ170πιπιΧ45πιπι，鋸切成小圓柱體，即含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品。實施例2 5實施例2 5的制備方法與實施例1相同，具體成分百分比參見表1，制備含銀的 鋁鋰合金光譜標準樣品E3102 E3105。。表1實施例1 5中含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的成分百分比
權利要求
一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的制備方法，其特征在于，包括步驟a)在氬氣保護下，將Al、Cu、Ti和Zr加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合金熔液；步驟b)取部分第一合金熔液，將Ag加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金熔液的體積為0.1～1L；步驟c)向所述第二合金熔液中加入Mg、Li，得到第三合金熔液，用氯化鋰和/或氟化鋰覆蓋所述第三合金熔液；步驟d)在攪拌條件下，利用間隙式半連續鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到鑄錠；步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中，在所述熔煉爐中以含 銀的鋁鋰合金為鋪底材料。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中將Ag加入所述部分第 一合金熔液中的溫度為800 850°C。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)采用直徑為120mm 130mm的結晶器。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述間隙式半連續鑄造法中冷卻水 壓為0. 035Mpa 0. 044Mpa，鑄造溫度為780 820°C，停留時間為3 5秒，鑄造長度為 3 4cm，鑄造速度為80 100mm/min。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)在氬氣保護下進行。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟e)具體為在470 475°C下，將所述鑄錠保溫1 2小時，然后降溫至455 460°C，保溫30 40小時，降至室溫。
8.根據權利要求1 7任意一項所述的制備方法，其特征在于，還包括利用油壓擠壓機將得到含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品擠壓成棒材，然后鋸切。
9.根據權利要求1 8任意一項所述的鋁鋰合金光譜標準樣品，其特征在于，包括以下 成分0. 18wt % 0. 22wt % 的 Ag、l. 75wt % 2. 25wt % 的 Li、2. 4wt % 2. 6wt % 的 Cu、 0. 57wt % 0. 63wt % 的 Mg、0. 09wt % 0. 1 lwt % 的 Ti、0. 035wt % 0. 045wt % 的 Zr，余量 為Al。
10.根據權利要求1 8任意一項所述的鋁鋰合金光譜標準樣品，其特征在于，包括以 下成分0. 23wt % 0. 27wt % 的 Ag、l. 5wt % 1. 9wt % 的 Li、2. 85wt % 3. 15wt % 的 Cu、 0. 47wt % 0. 53wt % 的 Mg、0. 07wt % 0. 09wt % 的 Ti、0. 06wt % 0. 08wt % 的 Zr，余量為 Al。
11.根據權利要求1 8任意一項所述的鋁鋰合金光譜標準樣品，其特征在于，包括以 下成分、0. 42wt % 0. 48wt % 的 Ag、0. 35wt % 0. 65wt % 的 Li、3. 85wt % 4. 15wt % 的 Cu、.0.375wt%~ 0. 425wt%&Mg、0wt% 0. 02wt%^ Ti、0. 09wt%~ 0. llwt%^ Zr，余量為 Al。
12.根據權利要求1 8任意一項所述的鋁鋰合金光譜標準樣品，其特征在于，包括以 下成分0. 46wt % 0. 54wt % 的 Ag、l. 2wt % 1. 6wt % 的 Li,4. 35wt % 4. 65wt % 的 Cu、 0. 28wt% 0. 32wt%&Mg、0. 04wt% 0. 06wt%&Ti、0. llwt% 0. 13wt%&Zr，余量為 Al。
13.根據權利要求1 8任意一項所述的鋁鋰合金光譜標準樣品，其特征在于，包括以 下成分0.56wt% 0.Ag、0. 85wt% 1.Li、5. 35wt% .5.Cu、0.19wt% 0. 21wt%&Mg、0. 02wt% 0. 04wt%&Ti、0. 14wt% 0. 16wt%&Zr，余量為 Al。
全文摘要
本發明實施例公開了一種含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品的制備方法，本發明將Ag單獨加入并在加入Ag的過程中采用攪拌的方式，包括取部分第一合金熔液，將Ag加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金熔液的體積為0.1～1L。由于所述部分第一合金熔液的體積較小，易于攪拌，有利于Ag與所述部分第一合金熔液的混合；并且，鑄造過程在攪拌條件下進行，避免了沉底現象的發生，保證了鑄錠的成分均勻。實驗結果表明，本發明制備的含銀的鋁鋰合金光譜標準樣品為2195鋁鋰合金光譜標準樣品，成分均勻。
文檔編號C22C1/02GK101984109SQ20101056720
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者劉功達, 劉智, 吳洪軍, 彭斌, 彭速中, 朱學純, 楊建軍, 胡永利, 譚龍, 鐘玲, 陳瑜, 韋志宏 申請人:西南鋁業(集團)有限責任公司