鋁鈰釔三元中間合金的制備方法
【專利摘要】一種鋁鈰釔三元中間合金的制備方法，包括以下步驟：預(yù)熱Al-Ce、Al-Y二元中間合金到201～250℃；將Al-Ce二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到746～755℃后加入Al-Y二元中間合金；合金完全熔化后在746～755℃保溫31～40min，再將熔體間歇超聲處理，超聲強度1.01kw/cm2～1.2kw/cm2，超聲時間35～39min，高能超聲每次施加時間61～69s，間歇時間61～69s；將熔體降至721～730℃精煉、除氣、除渣澆注。本發(fā)明沒有使用純鋁，省去熔煉純鋁時間，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。
【專利說明】f呂鋪$乙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，在機械、化工、汽車、建筑、航空、航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。對鋁合金鑄錠來說，細化晶?？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的表面化學活性，具有合金化、凈化、變質(zhì)等作用。
[0003]在Al-RE鋁合金廣泛運用到工業(yè)生產(chǎn)中時，對其熔煉技術(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(jié)約了生產(chǎn)成本，又能夠準確控制合金的成分。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(zhì)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(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。其特點是操作方便，合金成分含量穩(wěn)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(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，通過電解制得鋁一稀土中間合金。但在電解過程中會產(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，提供一種鋁鈰釔三元中間合金的方法。 [0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括以下步驟:
1、預(yù)熱Al-Ce、Al-Y 二元中間合金到201~250°C。所述Al-Ce 二元中間合金為Al-(10 ~15wt.%) Ce, Al-Y 二元中間合金為 Al-(15 ~25wt.%)Y ；
2JfAl-Ce 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到746~755°C后加入Al-Y 二元中間合金；
3、合金完全熔化后在746~755°C保溫31~40min，再將熔體間歇超聲處理，超聲強度1.0lkw/cm2~1.2kw/cm2,超聲時間35~39min,高能超聲每次施加時間61~69s,間歇時間61~69s。所述超聲時超聲頭伸入熔體26~30mm ；
4、將熔體降至721~730°C，精煉、除氣、除渣后澆注，得到鋁鈰釔三元中間合金。所述精煉劑為FX-LQ，加入量為熔體總重量的0.21~0.25%，作用時間9~llmin，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0.61~
0.7%，作用時間16~20min。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)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(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(fā)明制備的Al-10Ce_15Y三元中間合金顯微組織金相圖。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明將通過以下實施實例作進一步說明，但本發(fā)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-15wt.%Ce、Al_25wt.%Y放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到250 V。將Al-15wt.%Ce 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到755°C后加入Al_25wt.%Y二元中間合金。合金完全熔化后在755°C保溫40min。在上述合金熔體液面下30mm處施加間歇高能超聲，超聲強度1.2kw/cm2，超聲時間39min，高能超聲每次施加時間69s，間歇時間69s ;將熔體降至730°C，加入熔體總重量的0.25%FX-LQ精煉劑精煉llmin，再加入熔體總重量的0.7%的C2Cl6除氣20min。除渣后澆注，得到Al_15Ce -25Y三元中間合金。
[0012]實施例2:分別將Al_12wt.%Ce、Al_20wt.%Y放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到230 V。將Al-12wt.%Ce 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到750°C后加入Al_20wt.%Y二元中間合金。合金完全熔化后在750°C保溫35min。在上述合金熔體液面下28mm處施加間歇高能超聲，超聲強度1.lkw/cm2,超聲時間36min,高能超聲每次施加時間65s,間歇時間65s ;將熔體降至725°C，加入熔體總重量的0.23%FX-LQ精煉劑精煉lOmin，再加入熔體總重量的0.65%的C2Cl6除氣18min。除渣后澆注，得到Al_12Ce -20Y三元中間合金。
[0013]實施例3:分別將Al-lOwt.%Ce、Al_15wt.%Y放入坩堝內(nèi)預(yù)熱到201 0C0將Al-lOwt.%Ce 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到746°C后加入Al_15wt.%Y二元中間合金。合金完全熔化后在746°C保溫31min。在上述合金熔體液面下26mm處施加間歇高能超聲，超聲強度1.01kw/cm2,超聲時間35min,高能超聲每次施加時間61s,間歇時間61s ;將熔體降至721 °C，加入熔體總重量的0.21%FX-LQ精煉劑精煉9min，再加入熔體總重量的0.61%的C2Cl6除氣16min。除渣后澆注，得到Al-1OCe -15Y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-10Ce_15Y三元中間合金進行ICP檢測，結(jié)果顯示合金中Ce含量為10.1lwt.%，Y含量為14.83wt.%。經(jīng)過計算稀土 Ce、Y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)對熔體的攪拌、分散作用，Al-10Ce-15Y合金組織分布均勻，無氧化夾雜和成分偏析現(xiàn)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(fā)明得到的Al-Ce-Y三元中間合金組織分布均勻，無氧化夾雜和成分偏析現(xiàn)象， 且工藝簡單、安全可靠，操作方便，無三廢污染。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁鈰釔三元中間合金的制備方法，其特征在于:預(yù)熱Al-Ce、Al-Y 二元中間合金到 201 ~250 0C ； 將Al-Ce 二元中間合金加入到熔煉爐，完全熔化，升高溫度到746~755°C后加入Al-Y二元中間合金； 合金完全熔化后在746~755°C保溫31~40min，再將熔體間歇超聲處理，超聲強度1.0lkw/cm2~1.2 kw/cm2,超聲時間35~39min,高能超聲每次施加時間61~69s,間歇時間61~69s ； 將熔體降至721~730°C，精煉、除氣、除渣后澆注，得到鋁鈰釔三元中間合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈰釔三元中間合金的制備方法，其特征是，所述Al-Ce二元中間合金為Al-(10~15wt.%) Ce, Al-Y 二元中間合金為Al-(15~25wt.%)Y。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈰釔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熔體26~30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈰釔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0.21~0.25%，精煉劑要預(yù)熱處理，作用時間9~llmin，且邊加精煉劑邊輕輕攪拌熔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈰釔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0.61~0.7%，作用時間16~20min。
【文檔編號】C22C21/00GK104004931SQ201410107260
【公開日】2014年8月27日 申請日期: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 申請人:南昌大學