[發明專利]一種鋁–釔–磷中間合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201210122662.7
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102634694A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 左敏;趙德剛;耿浩然;王艷;周國榮;楊中喜
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明屬金屬材料領域，特別涉及一種用于細化共晶及過共晶鋁–硅系合金中初晶硅和共晶硅的鋁–釔–磷中間合金及其制備方法。

背景技術

在工業生產中，一般采用加磷的方法對共晶及過共晶鋁-硅系合金中的初晶硅進行變質處理，主要包括含赤磷粉的混合細化劑、磷鹽復合細化劑以及含磷中間合金。其中赤磷和磷鹽細化劑在使用過程中放出大量的五氧化二磷有毒氣體，嚴重地污染環境，并且磷燒損嚴重，吸收率極低，變質效果不穩定。

目前，應用較廣泛的含磷中間合金主要包括以下幾種：銅–磷、鋁–銅–磷、鋁–鐵–磷、鋁–硅–磷、鋁–鋯–磷等中間合金。對于銅–磷中間合金而言，其熔點高，加入后難熔化，而且密度大，易產生沉淀偏析，變質效果不穩定，不適合電阻爐等靜置爐的使用。同時，該中間合金的使用增加了合金中的銅含量，從而限制了其在不要求含銅的鋁合金中的應用。但是鋁–銅–磷、鋁–鐵–磷、鋁–硅–磷這三種鋁基中間合金，P均以AlP形式存在于中間合金體系中，由于AlP易于與空氣中的水蒸氣反應而氧化、水解，從而導致中間合金中的磷含量在保存過程中逐步降低。申請號為ZL200910016834.0的中國專利報道了一種鋁–鋯–磷中間合金及其制備方法，在該中間合金內磷以磷化鋯的形式存在，其對共晶及過共晶鋁-硅合金具有良好的變質、細化效果。但是其制備方法是將含有鋯元素的氟鹽加入到鋁液反應，氟鹽與鋁液反應過程中會腐蝕熔煉坩堝和工具，同時反應過程中釋放出氟化物的有毒氣體和煙霧。

文獻[汪長勤,?趙玉濤,?張松利,?陳剛.?稀土釔對A356合金顯微組織和拉伸性能的影響.?機械工程材料,?2010(34):?13-16]中報道，稀土釔是鋁–硅合金的一種優良變質劑，能使粗大的板條狀共晶硅變為細小的纖維狀、顆粒狀。文獻[孫寶德,?李克,?王俊,?周堯和.?鑭、釔稀土在過共晶鋁硅合金中的作用.?上海交通大學學報,?1999(33):?795-798]中報道，結合磷的作用，鑭、釔可實現初晶硅和共晶硅的雙重變質。但由于未能將兩者熔制成低熔點合金，使之加入過程繁瑣，變質、細化效果不穩定，因而至今未能得到工業上的推廣應用。

發明內容

為了解決常用鋁基中間合金中的P以AlP形式存在，使其在保存過程中P的含量降低進而導致其細化效果降低的技術不足，本發明提供了一種能使P以穩定形式存在的鋁-釔-磷中間合金。

本發明同時還提供了一種鋁-釔-磷中間合金的制備方法。

本發明的技術方案：

一種鋁–釔–磷中間合金，所含組分的質量百分比為：鋁?80.0–97.5%，釔?1.5–16.0%，磷?0.5–5.0%。本發明提供的鋁–釔–磷中間合金中的磷以磷化釔形式存在；磷化釔性質穩定。

上述鋁–釔–磷中間合金中各組分的質量百分比優選為：磷?4.7–4.9%，釔?14.0–14.6%，余量為鋁；此時的鋁–釔–磷中間合金對鋁硅合金中硅相的細化效果最好。

一種上述鋁–釔–磷中間合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）依據上述鋁–釔–磷中間合金中各組分的質量百分比準備原料：即釔1.5-16.0%或鋁-釔合金2.5-93.5%，鋁–磷中間合金?6.7–90.0%，余量為工業純鋁；

（2）在熔煉爐中將鋁熔化，然后升溫至800℃–1100℃，加入鋁–磷中間合金攪拌均勻，再加入釔或鋁–釔合金，升溫至1200℃–1400℃，保溫5-20分鐘；

（3）攪拌均勻后澆注成型。

其中，鋁熔化之后的爐溫根據要加入的鋁–磷中間合金中Al的含量在800–1100℃中選擇，其中Al的含量越高，需要的爐溫越低；

???加入釔或鋁–釔合金之后的爐溫根據要加入的釔或鋁–釔合金中釔的含量在1200℃–1400℃中選擇，釔的含量越高，需要的爐溫越高；

保溫時間同樣是根據加入的釔或鋁–釔合金中釔的含量在5-20分鐘中選擇，釔的含量越高，需要的保溫時間越長。

在制備過程中，各組分會有不同程度的燒損，因此會導致產品中各組分的含量與原料中各組分的含量存在微小差異。

本發明的有益效果：