[發明專利]鋨羰基配合物變質的高性能鋁合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110398135.4
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103131915A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 門三泉;車云;張中可;陳凱
• 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: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/02;C22C1/06
• 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，特別涉及一種鋨羰基配合物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。

目前，通過已有的Al-貴金屬可以看出此類合金具有不同尋常的室溫塑性、力學性能和優異的抗蠕變能力，使之能夠應用于高溫、高磨損等較為苛刻的環境，由于目前航天工業和汽車工業對鋁合金的要求越來越高，所以貴金屬也被加入到鋁合金的成分中，而對于貴金屬而言，其熔點高，直接加入熱損失大，而冶煉Al-貴金屬的中間合金也比較困難。

由于Os的熔點高達3045.0℃，所以很難通過普通熔煉方法制備鋁鋨合金，需要昂貴的高溫熔煉設備。

發明內容

本發明的要解決的技術問題是：

針對目前鋁合金目前，在鋁合金中加入貴金屬在技術上還有缺陷，本發明以Os的羰基配合物作為高效變質劑，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Os，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。

本發明采用的技術方案：

一種鋨羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，按重量百分比計，該合金成分為，Cu：2.6～4.3%，Mg：1.7～2.6%，Zn：≤0.1%?，Mn：0.15～0.2%?，Ti：≤0.2%，Be：≤0.01%，Si：≤1.0%，Fe：≤1.0%，鋨羰基配合物變質劑Os(CO)₅為爐料總量的0.05～0.065%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為：單個≤0.05%，合計≤0.1%。

一種鋨羰基配合物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，選定一組元素和鋨羰基配合物變質劑Os(CO)₅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；

步驟二：往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700～800℃下保溫；熔化過程在封閉環境內完成；

步驟三：再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻；

步驟四：然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環境中操作；

步驟五：精煉除渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業，同時使鋨羰基配合物變質劑Os(CO)₅以流態化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中；同時進行攪拌，使變質劑與合金熔體充分反應；變質劑加入完畢，繼續通入保護性氣體至變質劑反應完畢；

步驟六：靜置、調溫至700～800℃，合金液傾倒出爐，進入下一工序。

本發明與現有技術相比達到的有益效果：

（1）避免了以中間合金的方式加入Os，由于Os的熔點高達3045.0℃，所以很難通過普通熔煉方法制備鋁鋨合金，本發明直接加入鋨羰基配合物，在鋁熔體700~800℃高溫下分解出金屬Os，避免了熔鑄中間合金的熔鑄所消耗的大量能源和昂貴的高溫熔煉設備，縮短了工藝流程，大大降低了生產成本。

（2）細化變質效果更好，由于在保護性氣體的保護下，鋨羰基配合物變質劑Os(CO)₅在鋁熔體表面時不會被分解，而是進入到融體后，在高溫把保護性氣體揮發后，釕羰基配合物Os(CO)₅才會被解成Os金屬的原子態，回迅速與溶基中的Al或其它元素形成強化相，或進入到Al熔體的各個角落，在合金成型的過程中均勻低以細小的原子態作為整個鋁合金的結晶晶核，對整個鋁合金的細化起到了很好的作用。