[發(fā)明專利]大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710404159.3 | 申請日： | 2017-06-01 |
| 公開（公告）號： | CN107130144B | 公開（公告）日： | 2019-02-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 賈鵬;胡勛;楊中喜;張順;張金洋;呂祝薇 | 申請（專利權(quán)）人： | 濟(jì)南大學(xué) |
| 主分類號： | C22C21/00 | 分類號： | C22C21/00;C22C1/02;C22C1/03 |
| 代理公司： | 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240 | 代理人： | 李茜 |
| 地址： | 250022 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 難混溶合金 制備 稀土添加劑 稀土金屬 大塊 勻質(zhì) 稀土中間合金 熔化 混合稀土金屬 長期存儲 存儲過程 單一液相 方便運(yùn)輸 冷卻成型 細(xì)化處理 金屬鋁 金屬鉍 澆注 自燃 均化 熔融 熔體 模具 添加劑 運(yùn)輸 | ||
本發(fā)明提供一種大塊勻質(zhì)Al?Bi難混溶合金及其制備方法，所述制備方法中，首先使金屬鋁和金屬鉍充分熔化，使兩液相充分熔融為均勻的單一液相，然后加入稀土添加劑，使稀土添加劑充分熔化并均勻分布，最后將加入稀土添加劑后的熔體澆注到模具中冷卻成型，得到大塊勻質(zhì)Al?Bi難混溶合金。本發(fā)明采用稀土金屬、混合稀土金屬或者稀土中間合金作為添加劑，對Al?Bi難混溶合金進(jìn)行均化和細(xì)化處理，由于稀土金屬一般極易在空氣中氧化甚至自燃，將其制備成稀土中間合金可以長期存儲，方便運(yùn)輸，提高運(yùn)輸和存儲過程中的安全性，降低在防止稀土金屬氧化方面的成本。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金及其制備方法。
背景技術(shù)
難混溶合金又稱偏晶合金，其作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料有著比較重要而廣泛的應(yīng)用，例如Al-Bi、Al-Pb、Cu-Sn-Pb自潤滑材料、Cu-Cr、Ni-Ag電接觸材料、Cu-Pb超導(dǎo)材料、Cu-Co巨磁阻材料、Zn-Bi電化學(xué)材料、Bi-Ga半導(dǎo)體材料。該類合金的明顯標(biāo)志是在相圖上存在兩液相難混溶區(qū)。在常規(guī)凝固條件下，難混溶合金發(fā)生兩液相分離時，密度不同、互不相容的兩液相迅速分離，最終形成嚴(yán)重宏觀偏析或組元分層的凝固組織，因此，采用常規(guī)的凝固技術(shù)難以制備出有工業(yè)價(jià)值的勻質(zhì)難混溶合金。
目前，制備勻質(zhì)難混溶合金的方法有微重力凝固、快速凝固、定向凝固、控制鑄造、正交電磁場、粉末冶金法等。但是，這些方法均存在顯著的缺陷：微重力凝固法需要花費(fèi)較高的成本制造微重力環(huán)境；快速凝固法所制備的材料尺寸受到很大的限制；定向凝固法的制備條件苛刻；控制鑄造法僅能制備尺寸較小的材料；粉末冶金法的工序復(fù)雜、生產(chǎn)周期較長、成本較高，雜質(zhì)和空隙的存在使合金性能顯著降低。因此，如何通過改進(jìn)凝固制備工藝來獲得大塊勻質(zhì)難混溶合金是難混溶合金制備研究亟需解決的關(guān)鍵問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金及其制備方法，得到的大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金中Bi相均勻、彌散分布。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
第一方面，本發(fā)明提供一種大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金的制備方法，其特征在于，所述方法按照如下步驟進(jìn)行：
S101：將質(zhì)量份數(shù)分別為44～95.6份和4～40份的金屬鋁和金屬鉍熔化，并在750～1250℃條件下保溫至少10min，使兩液金屬相充分熔融為均勻的單一液相。
S102：向所述步驟S101中得到的液相中加入質(zhì)量份數(shù)為0.4～16份的稀土金屬或稀土中間合金，然后在750℃～1300℃條件下保溫至少20min，使所述稀土金屬充分熔融并均勻分布，得到液相合金熔體；其中，所述稀土金屬或稀土中間合金與所述鉍的質(zhì)量比為1:2.5～10。
作為優(yōu)選，所述稀土金屬或稀土中間合金與所述鉍的質(zhì)量比為1:2.5～3。
稀土金屬或稀土中間合金起勻化和細(xì)化的作用，稀土金屬通常容易在空氣中氧化甚至自燃，將一些稀土金屬制備成稀土中間合金能夠長期儲存，提高其在存儲和運(yùn)輸過程中的安全性，節(jié)約防止稀土金屬氧化的成本。
S103：將所述步驟S102中得到的液相合金熔體澆注到溫度為20～900℃模具中冷卻至完全凝固，得到大塊勻質(zhì)Al-Bi難混溶合金；其中，液相合金熔體在模具中的平均冷卻速率為0.1～5℃/s。
一般制備勻質(zhì)偏晶合金需要的冷速需要大于1000℃/s，所以僅能制備尺寸小的勻質(zhì)難混溶合金。本發(fā)明在小的冷卻速率的條件下制備出勻質(zhì)偏晶合金，這說明添加稀土可以制備大尺寸的勻質(zhì)偏晶合金。
作為優(yōu)選，所述稀土金屬為鑭、鈰或鑭鈰混合稀土，所述稀土中間合金為鋁-鑭合金或鋁-鈰合金；其中，所述鋁-鑭合金中，所述鑭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～40%，所述鋁-鈰合金中，鈰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～40%。
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