[發明專利]一種羰合物V(CO)6變質的高性能鋁合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110398110.4
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103131920A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 車云;張中可;門三泉
• 申請（專利權）人: 貴州華科鋁材料工程技術研究有限公司
• 主分類號: C22C21/18
• 分類號: C22C21/18;C22C1/06;C22C1/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種鋁合金材料及其制備方法，特別涉及一種羰合物V(CO)₆變質的高性能鋁合金材料及其制備方法。

背景技術

變質作用能夠極大地提高鋁合金的綜合機械性能和化學穩定性指標，有時甚至是顛覆性的。能夠產生變質作用的物質稱為變質劑。

目前幾乎所有的變質劑都集中在一種技術手段上：以鋁為基體生產含有變質元素的中間合金，再在鋁合金熔煉時把中間合金加入熔體中。

這一過程產生了兩個于節能不利的環節：①含有高濃度變質元素的中間合金的熔鑄環節，往往需要很高的溫度(＞1000℃，如Al-Ti-B、Al-RE、Al-Si、Al-Sc、Al-V、Al-Cr、Al-Mn、Al-Co、Al-Ni、Al-W、Al-Zr等)；②鋁合金熔煉時加入中間合金，“溶解”并“稀釋”變質元素，再鑄造。

對鋁合金生產來說，上述過程相當于多了一個“熔煉—鑄造”環節，而中間合金中大量的鋁只起到儲存變質元素的作用，其所消耗的能量完全是無效的。

在各種鋁中間合金變質劑中，最具代表性的是Al-Ti-B線材和鋁-稀土(RE)中間合金。隨著研究的深入，越來越多的元素被發現具有變質作用，也就產生了越來越多的中間合金。對于鋁合金冶煉工廠來說，為了專注于終端合金產品的生產，沒有必要專門投資建中間合金生產線，而寧愿從市場采購中間合金。于是就有了專門生產鋁中間合金的工廠，并形成了規模產業，目前全世界鋁中間合金產業達到數十億元。

基于鋁中間合金的理論思維，作為變質劑加入的添加劑以下條件所限制：

(1)在高溫下化學成分不變，在鋁熔體中有足夠的穩定性；

(2)添加劑的熔點應比鋁的高；

(3)添加劑和鋁的晶格在結構尺寸上應相適應；

(4)與被處理的熔體原子形成強而有力的吸附鍵。

這些限制條件，好象是專門為高溫金屬元素的鋁中間合金量身定做的，因此限制了“變質”概念的內涵和外延。

同時，鋁中間合金變質劑中的有效元素很難充分發揮作用。

盡管中間合金的基體也是鋁，但生產中間合金時，高熔點元素、難溶解元素與鋁發生合金化的過程是很難控制的：有效元素的偏析、鋁的燒損量增加和大量雜質的混入，都在所難免。對于雜質限量要求極為嚴格的高性能合金生產，往往變質劑帶入的雜質就足以使化學成份超過限制范圍；同時，微觀狀態下大量聚集的有效變質元素仍然處于單質結晶團塊狀態，在熔融鋁的溫度下(＜800℃)根本無法完全溶解和熔化，只有表面極薄的膜層由于與鋁可能產生合金化反應而起到部分變質作用，其余大量的聚集態都是怎么加進去就怎么存在，變質作用因而大打折扣。

在實際生產中，經常出現的問題是變質劑的變質能力不穩定，變質劑加入的比例波動范圍大，不容易精確掌握添加量，同時在制造高溫元素的鋁中間合金過程中極容易混入有害元素，對最終產品質量有很大影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對目前鋁合金變質劑和變質機理存在的缺陷，以羰合物V(CO)₆作為高效變質劑，以流態化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中，通過與鋁合金熔體發生化學反應或高溫分解而釋放出原子或離子狀態的變質元素V，同時產生CO-自由基，可吸收和去除熔體中H和O等有害雜質元素，達到高效、均勻變質和凈化熔體的目的，實現基體和金屬化合物相的晶粒細化；并在鋁合金生產中的取代中間合金，減少中間環節，節能降耗。

本發明的技術方案是，一種羰合物V(CO)₆變質的高性能鋁合金材料，按重量百分比計，該合金成分為Be:≤1ppm，Cu:2.0~2.5%，Mn:≤0.03%，Mg:1.0~1.2%，Cr:≤0.01%，Ni:?0.01~0.03%，Zn:1.5~1.8%，Ti:≤0.06%，B:≤0.05%，羰合物V?(CO)₆變質劑為總量的0.1～0.3%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為：單個≤0.03%，合計≤0.15%。?

羰合物V(CO)₆變質的高性能鋁合金材料，羰合物V?(CO)₆變質劑的分子晶體聚集態顆粒度為20～100目。

羰合物V(CO)₆變質的高性能鋁合金材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在上述元素比例范圍內，選定一組元素和羰合物V(CO)₆變質劑比例，再根據需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產配料表，并按配料表選足備料；