鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法
【專利摘要】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，超聲強度0.8kw/cm2～1.0kw/cm2，超聲時間40～45min，高能超聲每次施加時間71～80s，間歇時間71～80s；將熔體降至700～710℃精煉、除氣、除渣澆注。本發明的制備方法中沒有使用純鋁，省去熔煉純鋁時間，能有效避免稀土燒損，減少氧化夾雜以及成分偏析。
【專利說明】鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋁合金作為金屬材料中典型的輕質材料，和鋼鐵材料相比，具有高強度、低密度、高斷裂韌度、熱膨脹系數小，以及高抗應力腐蝕能力等優良特性，在機械、化工、汽車、建筑、航空、航天領域得以廣泛應用。對鋁合金鑄錠來說，細化晶粒可使其內部組織均勻，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，發展新材料。通常稀土元素具有很強的表面化學活性，具有合金化、凈化、變質等作用。
[0003]在Al-RE鋁合金廣泛運用到工業生產中時，對其熔煉技術提出了新的要求:在保證合金性能的前提下，以最少的能量在最短的時間里熔煉出合格的Al-RE鋁合金，既減少了合金熔煉的時間和金屬元素的損耗，節約了生產成本，又能夠準確控制合金的成分。從而有效地提高生產效率，減少污染。由于稀土均有不同程度的變質能力，可以生成不同的金屬間化合物。因此可以通過添加幾種不同的稀土來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[李廳.混合稀土變質再生鋁合金ADC12的組織及性能研究.2011，南昌大學]中報道了一種制備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重，La和Ce的燒損量分別為12.21%和16.87%，并且還出現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。其特點是操作方便，合金成分含量穩定。缺點就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分過濃、分散不均勻等缺陷。2、熔鹽電解法，在電解爐內，以氯化鉀、稀土氧化物和稀土氯化物等作為電解質，在鋁液中電解制得鋁一稀土中間合金。在工業鋁電解槽中直接加入稀土化合物，通過電解制得鋁一稀土中間合金。但在電解過程中會產生有毒氣體，污染環境，危害人體健康。除此之外，合金成分難以控制，波動范圍較大。
[0005]本發明是在直接熔合法的基礎上引入高能超聲處理，利用高能超聲的聲空化效應和聲流效應使制得的中間合金成分均勻，稀土燒損率低，防止偏析。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種鋁鑭鐿三元中間合金的方法。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟:
1、預熱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，超聲強度0.8kw/cm2~1.0kw/cm2,超聲時間40~45min,高能超聲每次施加時間71~80s,間歇時間71~80s。所述超聲時超聲頭伸入熔體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%，作用時間3~5min，精煉劑要預熱處理,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%,作用時間5~IOmin。
[0008]本發明的技術效果是:本發明的制備方法中沒有使用純鋁，省去熔煉純鋁時間。高能間歇超聲處理合金。方法簡便，合金成分穩定，能有效避免稀土燒損，減少氧化夾雜以及成分偏析，且工藝簡單、安全可靠，操作方便，無三廢污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明制備的Al-5La_5Yb三元中間合金顯微組織金相圖。
【具體實施方式】
[0010]本發明將通過以下實施實例作進一步說明，但本發明的【具體實施方式】不局限于下述的實施例。
[0011]實施例1:分別將Al-9wt.%La、Al_9wt.%Yb放入坩堝內預熱到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，超聲強度1.0kw/cm2，超聲時間45min，高能超聲每次施加時間75s，間歇時間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]實施例2:分別將Al-7wt.%La、Al-7wt.%Yb放入坩堝內預熱到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，超聲強度0.9kw/cm2，超聲時間42min，高能超聲每次施加時間71s，間歇時間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]實施例3:分別將Al_5wt.%La、Al_5wt.%Yb放入坩堝內預熱到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，超聲強度0.8kw/cm2，超聲時間40min，高能超聲每次施加時間80s，間歇時間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三元中間合金進行ICP檢測，結果顯示合金中La含量為5.15wt.%，Yb含量為4.5wt.%。經過計算稀土 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對熔體的攪拌、分散作用，Al-5La-5Yb合金組織分布均勻，無氧化夾雜和成分偏析現象，且工藝簡單、安全可靠，操作方便，無三廢污染。[0015]綜上所述，本發明得到的Al-La-Yb三元中間合金組織分布均勻，無氧化夾雜和成分偏析現象，且工藝簡單、安全可靠，操作方便，無三廢污染。
【權利要求】
1.一種冶金【技術領域】的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征在于:預熱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，超聲強度0.8kw/cm2~1.0kw/cm2,超聲時間40~45min,高能超聲每次施加時間71~80s，間歇時間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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的鋁鑭鐿三元中間合金的制備方法，其特征是，所述超聲時超聲頭要伸入溶體10~15mm。
4.根據權利要求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%，精煉劑要預熱處理，作用時間3~5min，且邊加精煉劑邊輕輕攪拌熔體。
5.根據權利要求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%，作用時間5~lOmin。
【文檔編號】C22C21/00GK103924127SQ201410107173
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】閆洪, 李正華 申請人:南昌大學