[發(fā)明專(zhuān)利]鈣熱還原法制備鋁釔中間合金的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711462032.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108118202A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳俊子;賈錦玉;胡文鑫;王小青;劉峰;馬少博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/00;C22C1/02;C22C1/03;C22B5/04;C22C1/06
• 代理公司: 北京康盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

本發(fā)明公開(kāi)了一種鈣熱還原法制備鋁釔中間合金的方法，包括：按鋁釔中間合金的成分計(jì)算并稱(chēng)量鋁金屬、釔的鹵化物、堿金屬鹵化物，以及金屬鈣或鋁鈣中間合金；將鋁材放入加熱爐中熔化后，按比例加入釔的鹵化物和堿金屬鹵化物至熔化；加入金屬鈣或鋁鈣中間合金，在750～1500℃保溫?zé)徇€原20～200min；待熱還原反應(yīng)完成后，扒渣，加入過(guò)量精煉劑進(jìn)行除鈣，待合金中鈣含量小于50ppm時(shí)，降溫到700～850℃澆鑄并冷卻，水浸除渣，獲得鋁釔中間合金。本發(fā)明制取成本低，鋁釔中間合金偏析小，適合工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土鋁中間合金制備的技術(shù)，具體說(shuō)，涉及一種鈣熱還原法制備鋁釔中間合金的方法。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，高鐵、電子、信息、遠(yuǎn)洋、汽車(chē)、航空航天新材料等工業(yè)領(lǐng)域用鋁量日益增加，鋁合金的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

自然界中，釔與其他重稀土元素共生存在，且在地殼中豐度較高。重稀土礦的名稱(chēng)通常也以釔作為代表，如磷釔礦、褐釔鈮礦、高釔離子型礦和中釔富銪離子型礦等。有資料報(bào)道，我國(guó)氧化釔工業(yè)儲(chǔ)量達(dá)22萬(wàn)t，約占世界總儲(chǔ)量的43％，居世界首位。

釔對(duì)鋁及鋁合金具有細(xì)化、變質(zhì)、凈化的作用，可提高鋁及鋁合金力學(xué)性能和耐腐蝕性能。

(1)釔對(duì)鋁板的作用。

在純鋁中加入微量稀土元素釔后，鋁板軋制后出現(xiàn)了反常的高強(qiáng)織構(gòu)-旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)，而通常在軋制織構(gòu)中容易出現(xiàn)的銅型及黃銅型織構(gòu)取向密度則很低。這種單一的高強(qiáng)織構(gòu)，造成在沖壓過(guò)程中形成4個(gè)45°方位的制耳。通過(guò)再結(jié)晶熱處理，雖然旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)強(qiáng)度有所增加，但同時(shí)又出現(xiàn)了具有較高強(qiáng)度的{111}、{112}織構(gòu)，在兩種織構(gòu)的相互作用下，板材在沖壓過(guò)程中制耳率明顯下降，并形成微弱的90°方位制耳，有效改善了高純鋁板的沖壓性。

(2)釔對(duì)鋁合金導(dǎo)線的作用。

在含Zr量為0.1-0.5wt％的鋁合金中添加少量的釔制成的高強(qiáng)度稀土鋁合金導(dǎo)線，具有高的抗拉強(qiáng)度、耐熱、耐震和抗腐蝕性能，而不影響導(dǎo)電率，這類(lèi)合金材料已用于35千伏和10千伏輸電線及12路載波通訊線路上。這些產(chǎn)品在數(shù)年的使用過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)12級(jí)以上的臺(tái)風(fēng)及鹽霧的襲擊，仍安然無(wú)恙。含釔的鋁合金導(dǎo)線由于強(qiáng)度高，不用鋼芯加強(qiáng)即可使用，因而節(jié)省了大量?jī)?yōu)質(zhì)鍍鋅鋼絲。采用這種合金線做高頻載波通訊線，由于電氣性能好，線路中的增音站可減少1/3左右。釔可以提高鋁導(dǎo)線的使用溫度、改善耐熱耐震性，載流量為一般鋁導(dǎo)線的1～2倍。

(3)對(duì)Al-Li合金的作用。

釔可明顯細(xì)化Al-Li-Cu-Mg-Zr合金的鑄態(tài)晶粒，加入0.1％Y可使合金中相分布均勻化，所以改善了合金的塑性。當(dāng)Y加入量增加到0.5％，合金的強(qiáng)度提高，但過(guò)量的Y會(huì)導(dǎo)致Y在晶界偏聚，塑性比加入0.1％Y時(shí)有所下降。加入一定量的Y會(huì)使合金的斷裂方式發(fā)生改變，不加Y時(shí)合金斷口為穿晶韌窩型和沿晶塑性混合特征，并且沿晶有二次裂紋，加入0.5％Y時(shí)合金斷口為穿晶剪切特征。另外，添加少量的稀土Y可改善Al-Li合金的高溫抗氧化性能。

由于金屬釔較活潑，易氧化，燒損嚴(yán)重，釔的熔點(diǎn)與鋁合金的熔點(diǎn)差異較大，且釔在鋁及鋁合金中的添加量一般為千分之幾，直接添加時(shí)燒損嚴(yán)重，且不易均勻加入，故一般以鋁釔中間合金的形式加入鋁合金內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鈣熱還原法制備鋁釔中間合金的方法，制取成本低，鋁釔中間合金偏析小，適合工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用。

技術(shù)方案如下：

一種鈣熱還原法制備鋁釔中間合金的方法，包括：

按鋁釔中間合金的成分計(jì)算并稱(chēng)量鋁金屬、釔的鹵化物、堿金屬鹵化物，以及金屬鈣或鋁鈣中間合金；

將鋁材放入加熱爐中熔化后，按比例加入釔的鹵化物和堿金屬鹵化物至熔化；