[發(fā)明專利]一種鎂熱還原法制備的鋁鎂釔中間合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110475105.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113373328B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡振光;冀軍宇;韋德仕;葛富彪;秦麗娟;吳順意;何俞松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué);廣西國(guó)瑞稀鈧新材料科技有限公司;百色市廣百金屬材料有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C1/03;C22C21/00;C22C21/06;C22C21/08
• 代理公司: 南寧啟創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 余小寧

本發(fā)明提供一種鎂熱還原法制備的鋁鎂釔中間合金及其制備方法，屬于稀土鋁中間合金技術(shù)領(lǐng)域，包括金屬鋁、金屬鎂、釔的化合物、堿金屬氟化物、堿金屬氟化物、堿土金屬氟化物、氟化鋁；首先將金屬鋁放入鋁合金熔煉爐中升溫熔化，熔化后按比例加入金屬鎂；待金屬鎂完全熔化后按比例加入混合鹽，加熱保溫使其完全熔化；按比例加入釔的化合物，并在950℃～1150℃進(jìn)行保溫，期間對(duì)熔體實(shí)施持續(xù)的機(jī)械攪拌；待反應(yīng)完成后向熔體通入氬氣進(jìn)行精煉、扒渣；最后澆鑄得到鋁鎂釔中間合金鑄錠。本發(fā)明釔的收率高，所制備的鋁鎂釔中間合金釔含量均勻，雜質(zhì)少，制備成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稀土鋁中間合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂熱還原法制備的鋁鎂釔中間合金及其制備方法。

背景技術(shù)

釔(Y)是稀土元素之一，微量釔加入到鋁合金中能夠表現(xiàn)出細(xì)化晶粒，提高再結(jié)晶溫度的效果，提高鋁合金材料的常溫力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能、耐腐蝕性能及焊接性能。Y在鋁合金體系中可與Al元素形成一種Al₃Y的金屬間化合物，這種化合物在鋁合金的鑄造過程中可率先結(jié)晶析出，促進(jìn)α-Al的形核，細(xì)化鋁合金鑄態(tài)晶粒。Y元素還能對(duì)鋁合金中的富Fe相遇富Si相起到變質(zhì)作用，細(xì)化與改善兩者的形態(tài)，比如可將針片狀的富Fe相與富Si相轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻睿⒔档蛢烧叩某叨龋@樣便可減弱富Fe相與富Si相對(duì)鋁合金材料基體的割裂作用，降低材料的斷裂敏感性。Y元素在鋁合金的凝固過程形成一定的過飽和固溶體，在鋁合金的時(shí)效熱處理過程中析出Al₃Y，因?yàn)锳l3Y與α-Al的晶體結(jié)構(gòu)類似，點(diǎn)陣錯(cuò)配度較小，可以在α-Al晶粒內(nèi)部與晶界處均勻的沉淀析出，起到一定的沉淀強(qiáng)化效果。Y元素還能促進(jìn)鋁合金中其他沉淀析出相的析出動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)θ、β、η等物質(zhì)的析出，提高析出相的數(shù)量與密度，提高鋁合金的力學(xué)性能。

由于金屬釔的熔點(diǎn)為1522℃，遠(yuǎn)高于鋁的熔點(diǎn)，將金屬釔單質(zhì)直接用于鋁合金熔煉難以達(dá)到均勻、分散的效果，故通常制成一定釔含量的鋁基中間合金使用。且釔的化學(xué)活潑性高于鋁，故難以通過鋁熱還原來制備含量5％～10％的中間合金。制備鋁釔中間合金的方法主要為金屬對(duì)摻法，即使用一定量的金屬釔單質(zhì)逐步添加進(jìn)高溫過熱的鋁液熔體中，通過攪拌與保溫使鋁和釔在高溫狀態(tài)下逐漸產(chǎn)生合金化作用，形成釔含量5％～10％的鋁釔中間合金。但是由于釔具有較高的熔點(diǎn)與化學(xué)活潑性，其金屬單質(zhì)必須在真空環(huán)境下使用氟化釔通過金屬鈣或金屬鎂還原得到，生產(chǎn)流程長(zhǎng)、成本高，導(dǎo)致金屬釔單質(zhì)價(jià)格較高。此外，在金屬對(duì)摻法工藝中，由于鋁和釔兩種物質(zhì)的熔點(diǎn)與密度相差較大，難以混合均勻，亦需在不低于1000℃的溫度條件下進(jìn)行熔煉，鋁的燒損嚴(yán)重，引入的雜質(zhì)較多。該法因熔煉溫度過高，故所生成的金屬間化合物Al₃Y顆粒較大，分布不均勻，造成在鋁合金材料制備過程中無法表現(xiàn)出有效的合金化效果，亦無法充分發(fā)揮Y的性能提升作用。

綜上，有效地降低鋁釔中間合金的產(chǎn)成本，是進(jìn)一步推廣稀土元素釔在鋁合金材料中的應(yīng)用的關(guān)鍵。現(xiàn)需結(jié)合金屬釔的制備工藝特點(diǎn)，充分考慮釔元素在鋁合金材料中的應(yīng)用規(guī)律，提出一種能夠降低鋁釔中間合金的制備成本、提高釔元素的合金化效果的中間合金的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鎂熱還原法制備的鋁鎂釔中間合金及其制備方法，利用鎂元素為還原劑，通過鎂還原化合物中的釔離子來制備三元中間合金，具有釔含量均勻、雜質(zhì)少、制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，還縮短了工藝流程，降低了中間合金的制備成本與工藝設(shè)備要求，同時(shí)亦可提升釔元素在中間合金中的均勻性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的提供如下技術(shù)方案：

一種鎂熱還原法制備鋁鎂釔中間合金的方法，包括以下步驟：

(1)按鋁鎂釔中間合金中的釔含量為基準(zhǔn)，計(jì)算并稱取金屬鋁、金屬鎂、釔的化合物、堿金屬氟化物、堿金屬氟化物、堿土金屬氟化物、氟化鋁備用；

(2)將堿金屬氟化物、堿金屬氟化物、堿土金屬氟化物、氟化鋁混合均勻制成混合鹽；