[發(fā)明專利]接近純銦傳熱性能的In-Li-Rh銦鋰合金

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• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108118228A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊長江
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00;C22C1/02
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本發(fā)明公開了接近純銦傳熱性能的In?Li?Rh銦鋰合金及其加工工藝。按照重量百分比，該合金的成分為：Li:1.5?2.8wt.%,Rh:0.3?0.5wt.%,Sb:2.4?3.9wt.%,Ag:0.2?0.4wt.%，Y:0.2?0.4wt.%,Th:0.1?0.2wt.%,余量為銦。該銦鋰合金具有傳統(tǒng)銦合金不具備的高導(dǎo)熱性能,熔點在90?110度。使得合金在發(fā)熱量大，且需要器件輕量化的場合有了進(jìn)一步的具體應(yīng)用，便于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種銦鋰合金。

背景技術(shù)

金屬銦具有延展性好，可塑性強，熔點低，沸點高，低電阻，抗腐蝕等優(yōu)良特性，且具有好的光滲透性和導(dǎo)電性。許多合金在摻入少量的銦之后，可以提高合金的強度、提高其延展性、提高其抗磨損與抗腐蝕的性能等。銦合金在宇航、無線電和電子工業(yè)、醫(yī)療、國防、高新技術(shù)、能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

銦合金可以用作太陽能電池的生產(chǎn)。具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一。在原子能工業(yè)中，銦合金用于制造中子的指示劑。常用于制造原子核反應(yīng)堆中的控制棒和制造中子檢測器的優(yōu)良材料。銦合金在工業(yè)上可以用于制造工業(yè)軸承。軸承的表面鍍上銦合金，軸承的使用年限比普通鍍層的軸承延長5倍之多。銦合金易于在金屬表面形成牢固的涂層，且有良好的抗腐蝕性能，特別是能阻止堿性溶液的腐蝕作用。各種反光鏡和反射器，如果表面鍍上銦合金，則其反射性能會大大加強并耐海水的侵蝕，因此在海上船舶的反光鏡常用到這種鍍層。

國際上通過合金化技術(shù)，凝固方式以及制備相關(guān)復(fù)合材料等手段不斷深入提高銦合金的綜合性能和加工技術(shù)，使得銦合金的生產(chǎn)成本不斷降低和相關(guān)性能持續(xù)提高。但是，現(xiàn)有的銦合金傳熱性能還不夠。當(dāng)進(jìn)行合金化后，銦合金的傳熱系數(shù)通常都小于純銦傳熱系數(shù)的60%。這一缺陷嚴(yán)重地制約了該類合金在航空航天，電子，軍工上的進(jìn)一步應(yīng)用。進(jìn)一步提高銦合金的傳熱性能，是增加銦合金相關(guān)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行良性循環(huán)的快速軌道。

人們不斷追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳組合的來滿足日益提升的要求。目前，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)通過幾十年的努力對銦合金材料進(jìn)行了多方位的創(chuàng)新。我國所需要的高端銦合金也多從德國，瑞典等發(fā)達(dá)國家進(jìn)口。開發(fā)具備特殊性能銦合金有兩種方法，一種是加入合金元素通過固溶強化來強化基體，另一種是通過加入第二相強化相形成銦基復(fù)合材料。在銦合金中加入鋰后，通過優(yōu)化合金的成分和配比能使得銦合金的傳熱系數(shù)達(dá)到接近純銦的傳熱系數(shù)。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)新型高導(dǎo)電性能的銦合金已成為必然。

銦鋰合金最大的特點是在冶煉過程中熔體容易氧化燒，生成疏松的氧化膜和氮化膜。這種不致密的熔體表面化合物膜不能阻止氧氣和氮氣向熔體表面的擴(kuò)散，導(dǎo)致了鋰在合金熔體在熔煉過程中的不斷氧化和消耗。因此，銦鋰合金的冶煉中一般采用氬氣保護(hù)的方法來進(jìn)行合金制備。該方法不同程度地存在著成本偏高，鑄件易產(chǎn)生熔劑夾雜、設(shè)備復(fù)雜等缺點。因此使銦鋰合金的研制、開發(fā)與應(yīng)用受到了限制。因而在急需大規(guī)模使用銦鋰合金的工業(yè)和國防領(lǐng)域，一直存在著現(xiàn)有產(chǎn)量少，工藝繁瑣，成本高等急需克服的現(xiàn)狀。

通過合金化的方法達(dá)到防止在冶煉過程中銦鋰合金熔體的氧化，是解決該合金冶煉問題的發(fā)展方向之一。合金化阻燃和防止鋰在熔煉過程中揮發(fā)的機(jī)理是在合金中添加合金元素來影響合金氧化的熱力學(xué)與動力學(xué)過程，在合金表面形成具有保護(hù)作用的致密氧化膜和氮化膜，達(dá)到阻止合金劇烈氧化的目的。與氬氣保護(hù)相比，合金化阻燃可以消除熔劑夾雜，降低合金的生產(chǎn)費用。此外，在銦鋰合金中平衡各種合金元素的含量還可以使得最終銦鋰合金產(chǎn)品還要同時擁有令人滿意的熔點和其它性能。冶煉加工方法簡單，生產(chǎn)成本比較低，降低了對設(shè)備要求。使得合金使用壽命有了進(jìn)一步提高，便于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容