[發明專利]添加稀土Ce元素降低鋁基復合材料熱裂傾向性的方法

在審

• 申請號: 201910081857.3
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109593994A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 張曉波;朱鵬;張瀟;馮佰剛;萬雄斌;張全鑫;任軍強;陳東
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/02;C22C1/10;C22C1/06
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 高志永

1.一種添加稀土Ce元素降低鋁基復合材料熱裂傾向性的方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1、利用原位自生熔體技術制備5TiB₂/ZL205A復合材料；

S11、根據以下化學反應方程式計算并稱量所需氟硼酸鉀（KBF₄）、氟鈦酸鉀(K₂TiF₆)和純鋁，并將稱取的氟硼酸鉀（KBF₄）和氟鈦酸鉀(K₂TiF₆)混合均勻；

6KBF₄+3K₂TiF₆+10Al＝9KAlF₄+K₃AlF₆+3TiB₂

S12、將預先稱量好的ZL205A合金放入預先置于300℃的保溫爐中預熱的坩堝內熔煉，待合金完全熔化后，溫度維持在850℃，加入稱取的氟硼酸鉀和氟鈦酸鉀；

S13、待金屬熔體溫度降至750℃時，除去金屬熔體表面已反應的殘鹽和熔渣，并加入除渣劑，對金屬熔體進行精煉；

S2、將稱量好的稀土Ce元素和根據總的化學反應方程式計算并稱量好的純鋁一起加入到所述步驟S13得到精煉的金屬熔體里，用石墨棒進行充分攪拌，待金屬熔體溫度降到740℃時出爐，再次充分攪拌，最后采用預先置于250℃的保溫爐中預熱保溫的模具中進行澆注。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S11中，將氟硼酸鉀（KBF₄）和氟鈦酸鉀(K₂TiF₆)混合均勻后，放入保溫爐中在250℃保溫兩小時，取出，并將其用鋁箔紙包成若干小包。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S12中，熔煉的溫度為850℃，其中熔煉的ZL205A合金需符合國家標準。

4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S12中，將用鋁箔紙包裝的氟硼酸鉀（KBF₄）和氟鈦酸鉀(K₂TiF₆)加入到合金熔體時，用鐘罩將其壓入合金熔體內，不攪拌，保溫1小時。

5.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S13中，采用傾倒法除去殘鹽和熔渣，首先將坩堝傾斜至剛好金屬熔體不流出來，此時表面的一部分殘鹽被倒出，之后用鐵勺沿著坩堝四壁向外瓢出剩余的殘鹽和熔渣。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S13中，采用的除渣劑為六氯乙烷，加入除渣劑的量為氟硼酸鉀和氟鈦酸鉀總質量的10%，分兩次加入，每次加入5%，并每次攪拌30~60秒，然后在750℃時保溫10~20分鐘，最后除渣，按此方法對金屬熔體精煉兩次。

7.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S2中，稀土Ce元素的含量為含TiB₂顆粒的復合材料質量的0.2%，其中，稀土Ce的純度需大于99.5%。

8.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S2中，添加稀土Ce元素后需將爐內溫度升高至800℃并保溫30分鐘左右。

9.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S2中，需用石墨棒攪拌金屬熔體1~2次，每次30~60秒，攪拌時間間隔為10~20分鐘，然后在750℃時保溫30分鐘，再自然降溫。

10.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S2中，再次攪拌10~30秒后，除去表面熔渣和氧化皮，當金屬熔體溫度降到大于澆鑄溫度10℃左右時，進行澆注。