一种精炼剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属材料及冶金领域，公开了一种精炼剂及其制备方法和应用。以该精炼剂的总重量计，该精炼剂包括氯化镁25

【技术实现步骤摘要】
一种精炼剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属材料及冶金领域，更具体地，涉及一种精炼剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]镁合金作为目前实际应用中最轻质的金属工程结构材料，具有比重轻、比强度高、比刚度高、电磁屏蔽能力强、减震性能好、液态成型性能优越和易于回收利用等一系列符合“21世纪绿色结构材料”的特征，因而在汽车、航天、航空、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等领域具有极其重要的应用价值和前景。目前，尽管镁合金在世界汽车工业中的应用正以每年15％～20％的速度快速增长，远高于其它金属材料，但镁合金的应用远不如铝合金和钢铁材料广泛，究其原因主要是镁合金存在弹性模量低、易腐蚀、塑性差等缺陷，限制了其作为结构材料的广泛应用。镁合金的弹性模量为45GPa，较低的模量最终导致其抗弹性变形能力差，不能满足工程领域对镁基材料的要求；随着新一代航天器对构件刚度的要求越来越高，该缺点也极大地阻碍了其在航空航天领域中应用的进一步扩大。热处理、温度、变形速率以及塑性变形等工艺条件对镁合金的模量有着相对较小的影响。而在镁合金中加入一定量的合金元素或稀土元素，通过合金化能显著改善镁基材料的弹性模量。金属锂不仅能够降低合金的密度，轻量化效果显著，而且能够调控镁合金的弹性模量，但高模量含锂镁合金析出相体积含量高，常压熔炼由于易氧化易吸气使制备过程中容易形成含锂相沉淀，消耗合金成分中的锂元素，降低合金模量，而且合金质量明显降低。因此，常压下熔炼高模量含锂镁合金过程中需要添加溶剂进行熔体处理，避免元素损失的同时，进行除气除杂，保证熔体质量。熔体处理采用的方法有沉降法、吹气法、过滤法和溶剂法，其中吹气法与过滤法暂无成熟的研究与应用，沉降法效果不理想，故含锂镁合金的熔炼精炼一般采用溶剂净化处理。常用的溶剂主要有氯化锂、氟化锂、氟化钙系溶剂，但目前采用的精炼剂氟化钙和氯化镁含量偏高，在熔炼和精炼过程中易与熔体中的锂元素发生反应，引入新的杂质元素并消耗了熔体中的锂元素，增加了污染，影响熔体质量
[0003]总之，为提高高模量含锂镁合金常压熔炼的效果，迫切需要研制出一种新型的润湿性和流动性好、精炼效果显著的适合高模量含锂镁合金常压熔炼精炼用溶剂，促进高模量含锂镁合金铸件生产应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有镁锂合金尤其是高模量含锂镁合金常压熔炼和精炼存在的问题，提供一种精炼剂及其制备方法和应用，本专利技术的精炼剂具有很好的润湿性和流动性，易覆盖在熔体表面，起到很好的保护作用，使精炼效果显著提高。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种精炼剂，以该精炼剂的总重量计，该精炼剂包括氯化镁25
‑
35％，氯化钾10
‑
20％，氯化钠15
‑
26％，氟化钙1
‑
6％，氯化锂10
‑
20％，氟化锂4.5
‑
6.5％，氧化镁纳米颗粒2
‑
6％和水0
‑
0.5％。
[0006]根据本专利技术，优选地，以该精炼剂的总重量计，该精炼剂包括氯化镁30
‑
35％，氯化钾15
‑
20％，氯化钠20
‑
26％，氟化钙3
‑
6％，氯化锂15
‑
20％，氟化锂4.5
‑
6.5％，氧化镁纳米颗粒3
‑
5％和水0
‑
0.5％。
[0007]根据本专利技术，优选地，所述精炼剂为粒径为0.5
‑
6mm的颗粒状精炼剂。
[0008]本专利技术第二方面提供了所述的精炼剂的制备方法，该方法包括：
[0009]S1：将所述氯化镁、氯化钾、氯化钠、氟化钙、氯化锂和氟化锂在经过预热的坩埚中混合，并全部熔化，得到熔化混合物；
[0010]S2：将所述氧化镁纳米颗粒与所述熔化混合物混合搅拌均匀并浇注成薄片；
[0011]S3：将所述薄片经破碎处理得到所述精炼剂。
[0012]根据本专利技术，优选地，所述步骤S1和步骤S2在700～750℃下进行。
[0013]根据本专利技术，优选地，所述薄片的厚度为≤1mm。
[0014]本专利技术第三方面提供了所述的精炼剂在高模量含锂镁合金熔炼中的应用。
[0015]根据本专利技术，优选地，所述应用的方法包括如下步骤：
[0016](1)将纯镁锭或不含锂的镁合金锭放入经预热的镁合金熔炼炉中，并向所述镁合金熔炼炉中第一次投加精炼剂至所述纯镁锭或不含锂的镁合金锭表面；升温所述镁合金熔炼炉使所述镁合金熔炼炉内的物质熔化，得到第一熔体；向所述镁合金熔炼炉中第二次投加精炼剂至所述第一熔体表面，使第二次投加的精炼剂熔化并完全覆盖所述第一熔体表面；
[0017](2)向所述镁合金熔炼炉中投加制备高模量含锂镁合金的除镁锂中间合金外的原料，使其与表面覆盖有熔化的精炼剂的第一熔体混合并进行熔化8
‑
12min，得到第二熔体；向所述镁合金熔炼炉中第三次投加精炼剂至所述第二熔体表面，使第三次投加的精炼剂熔化并完全覆盖所述第二熔体表面；
[0018](3)向所述镁合金熔炼炉中投加制备高模量含锂镁合金的镁锂中间合金原料和第四次精炼剂，使其与表面覆盖有熔化的精炼剂的第二熔体混合搅拌并进行熔化2
‑
3min，得到第三熔体；
[0019](4)向所述镁合金熔炼炉中第五次投加精炼剂至所述第三熔体中，并通入干燥惰性气体2
‑
3min，依次进行搅拌除气除杂处理和扒渣处理，得到第四熔体；向所述镁合金熔炼炉中第六次投加精炼剂至所述第四熔体表面，使第六次投加的精炼剂熔化并完全覆盖所述第四熔体表面，静置10
‑
15min；
[0020](5)待所述静置完成后，进行浇注，得到所述高模量含锂镁合金。
[0021]在本专利技术中，所述不含锂的镁合金锭可为本领域技术人员公知的不含锂的任何镁合金铸锭，如Mg
‑
Gd合金、Mg
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Y合金或Mg
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Zr合金等。
[0022]在本专利技术中，所述高模量含锂镁合金可以为Mg
‑
12Gd
‑
6Li
‑
5Al
‑
3Y
‑
0.5Zr镁锂合金或Mg
‑
8Zn
‑
3Li
‑
4Al
‑
0.5Cu
‑
0.5Mn镁锂合金。
[0023]在本专利技术中，所述纯镁锭的Mg含量为≥99.999％。
[0024]根据本专利技术，优选地，预热的镁合金熔炼炉的温度为150
‑
250℃。
[0025]根据本专利技术，优选地，所述步骤(1)
‑
(5)中的熔化各自独立地在720～760℃下进行。
[0026]根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精炼剂，其特征在于，以该精炼剂的总重量计，该精炼剂包括氯化镁25
‑
35％，氯化钾10
‑
20％，氯化钠15
‑
26％，氟化钙1
‑
6％，氯化锂10
‑
20％，氟化锂4.5
‑
6.5％，氧化镁纳米颗粒2
‑
6％和水0
‑
0.5％。2.根据权利要求1所述的精炼剂，其中，以该精炼剂的总重量计，该精炼剂包括氯化镁30
‑
35％，氯化钾15
‑
20％，氯化钠20
‑
26％，氟化钙3
‑
6％，氯化锂15
‑
20％，氟化锂4.5
‑
6.5％，氧化镁纳米颗粒3
‑
5％和水0
‑
0.5％。3.根据权利要求1或2所述的精炼剂，其中，所述精炼剂为粒径为0.5
‑
6mm的颗粒状精炼剂。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的精炼剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：S1：将所述氯化镁、氯化钾、氯化钠、氟化钙、氯化锂和氟化锂在经过预热的坩埚中混合，并全部熔化，得到熔化混合物；S2：将所述氧化镁纳米颗粒与所述熔化混合物混合搅拌均匀并浇注成薄片；S3：将所述薄片经破碎处理得到所述精炼剂。5.根据权利要求4所述的精炼剂的制备方法，其中，所述步骤S1和步骤S2在700～750℃下进行。6.根据权利要求4所述的精炼剂的制备方法，其中，所述薄片的厚度为≤1mm。7.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的精炼剂在高模量含锂镁合金熔炼中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其中，所述应用的方法包括如下步骤：(1)将纯镁锭或不含锂的镁合...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗天骄，李应举，杨院生，曹天慧，冯小辉，黄秋燕，郑策，刘晨野，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：