[發明專利]熔鹽電解共還原制備含有強化相鋁鋰鉺銩合金的方法

無效

• 申請號: 201310020256.4
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103060851A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張密林;韓偉;李梅;孫怡;孫婷婷;王英財
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種鋁鋰稀土合金的制備方法。

背景技術

鋁鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、優良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成形性能，用其取代常規鋁合金，可使構件質量減輕10%～15%，剛度提高15%～20%，被認為是21世紀航空航天工業最理想的輕質高強結構材料。

但是，鋁鋰合金還存在著韌性差，各向異性明顯及強度不夠高等問題。為解決這一問題，各國學者通過添加微量稀土元素La、Ce、Sc等元素的形成Al-RE固溶體或者強化相的方法改善合金的某些性能。而在Al合金中添加稀土元素Er，形成具有L1₂型晶體結構的Al₃Er。Al₃Er的晶格常數與鋁非常接近，與基體有較好的界面共格性，是有效的強化相。同時,由于Al₃Er的熔點很高（1067℃），可以阻止高溫時晶界的遷移、晶粒的長大以及晶界滑移，從而有利于提高合金的力學性能。因此，鋁鋰合金中含有L1₂型晶體結構的Al₃Er相對合金性能的提升非常有益。

已有技術中關于采用熔鹽電解法直接生產鋁鋰系合金的報道，例如在公開號為CN101368281，名稱為“熔鹽電解法制備鋁鋰合金的方法”的專利文件中，公開了一種在陰極材質為鋁的電解槽中，加入含鋰的碳酸鹽或硝酸鹽，控制電流密度0.05~0.3A?cm^-2，制得鋰含量為1~15%的鋁鋰合金。公開號CN101643921，名稱為“一種低溫熔鹽電解生產高鋰含量鋁鋰合金的方法”的專利文件中，公開了一種在共晶的LiCl-KCl體系中，電解溫度380~450℃、陰極電流電流密度1.0~3.0Acm^-2下，經過1~4小時電解，在鋁陰極上得到合金成分分布均勻的鋁鋰合金。再如名稱為“一種鋁鋰釤合金及熔鹽電解制備方法”（公開號CN101886197A）的專利文件中，在氯化物體系中，添加氧化釤，在630~720℃，陰極電流密度6.4Acm^-2，經過2~6小時電解，在惰性Mo電極上分別制得合金成分分布均勻的Al-Li-Sm合金。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生產過程簡單，合金組成在生產過程中可以控制的熔鹽電解共還原制備含有強化相鋁鋰鉺銩合金的方法。

本發明的目的是這樣實現的：在電解爐內，以惰性金屬鎢為陰極，光譜純石墨棒為陽極，在等質量比的KCl-LiCl熔鹽中添加AlF₃、ErCl₃和TmCl₃作為電解質，其中AlF₃的添加量控制在8.0~11.5wt.%，ErCl₃和TmCl₃的添加量分別控制在0.96~1.0wt.%，在650℃下，采用下沉陰極法進行電解，陰極電流密度為3.18~7.96A?cm^-2，經過120分鐘電解，在熔鹽電解槽的陰極附近共還原析出含強化相Al₃Er和Al₃Tm的Al-Li-Er-Tm四元合金。

本發明中的LiCl和KCl分別在300℃、600℃干燥處理24小時。

本發明采用的是鋁鋰鉺銩共還原的方法制取鋁鋰鉺銩合金。與背景技術相比，不用金屬鋁、金屬鋰和稀土金屬，也不用其它元素如鈣、鑭、鈰等元素還原重稀土鉺和變價稀土銩，而是全部采用金屬化合物為原料通過熔鹽電解的方法一步直接制備鋁鋰鉺銩合金。而且通過控制電解質配比和陰極電流密度來得到含有強化相的Al-Li-Er-Tm合金。