一种均质化铝钪中间合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种均质化铝钪中间合金的制备方法，包括：熔炼：将氧化钪、熔盐和铝锭升温至1000～1200℃，然后在900～1000℃保温搅拌，所述氧化钪、熔盐和铝锭的质量比为：3.5～4.5：50～65：100；经除杂和保温得到铝钪中间合金液；经扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。本发明专利技术的制备方法，通过工艺优化，得到的铝钪中间合金偏析率低、成分均匀、含杂低。含杂低。

【技术实现步骤摘要】
一种均质化铝钪中间合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体涉及一种均质化铝钪中间合金的制备方法。

技术介绍

[0002]钪是铝合金最为有效的晶粒细化剂，实用表明，Al
‑
Sc合金材料具有重量轻、强度大、塑性高、耐高温、耐腐蚀和焊接性好等优点，因此，这种合金系列在导弹、核反应堆、航天、航空、船舶、轻型汽车、高速列车、体育器材及高科技领域中的应用已日益广泛。据了解，苏联较早于20世纪60年代开始研用Al
‑
Sc
‑
Li合金(含Sc 0.1％～0.2％)。90年代后，俄罗斯在原有条件下研发了七种Al
‑
Sc合金，并在航天航空中成功用作结构材料，已成为世界生产及应用Al
‑
Sc合金的主要国家。美国曾在合金Al
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Mg
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Cu
‑
Li加入Sc后提高了应用性能，并已作为航天飞机的结构材料。20世纪60年代，我国曾研究Al
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Li
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Sc合金，90年代，在Al
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Li中加入Sc提高和改善Al
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Li
‑
Sc合金性能。2000年后，我国已能生产Al
‑
Sc产品如Al
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Mg
‑
Sc
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Zr和Al
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Zn
‑
Mg
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Sc等，并逐步在国防军工及高技术产品中推广应用，发展前景看好。我国具有丰富的钪资源，也有成熟生产技术可生产Sc、ScCl3及Sc2O3等产品，以作为制造Al
‑
Sc合金的原料，这为今后发展Al
‑
Sc系列产品奠定了物质基础和优势条件。
[0003]目前现有技术中，采用金属钪、氯化钪或氧化钪生产铝钪中间合金存在钪偏析的问题，为后续利用铝钪中间合金带来不利影响。

技术实现思路

[0004]为了解决利用氧化钪生产铝钪中间合金的偏析问题，本专利技术提供了一种均质化铝钪中间合金的制备方法。
[0005]一种均质化铝钪中间合金的制备方法，包括：
[0006]熔炼：将氧化钪、熔盐和铝锭升温至1000～1200℃，然后在900～1000℃保温搅拌，所述氧化钪、熔盐和铝锭的质量比为：3.5～4.5：50～65：100；
[0007]经除杂和保温得到铝钪中间合金液；
[0008]经扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。
[0009]进一步地，所述熔炼在非真空中频炉中进行。
[0010]进一步地，所述升温为：以10～20kW/h匀速升温。
[0011]进一步地，所述保温搅拌时间为30～60min。
[0012]进一步地，所述熔盐为氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石，质量比为1.5～2.5：8～10:5～6:9～11:30～32。
[0013]进一步地，所述氧化钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠、冰晶石和铝锭的质量比为4：2：9：5.5：10：30：100。
[0014]进一步地，所述除杂为：通入纯度大于99.99％的氩气，吹氩10～20min。
[0015]进一步地，所述保温为在分别在900～950℃和800～850℃，保温0.5～1小时。
[0016]进一步地，所述浇铸温度为750～800℃。
[0017]进一步地，所述冷却为：水冷模具循环水温度5～15℃，流量设定为0.5～1.5m3/h，冷却5～8s。
[0018]本专利技术提供的一种均质化铝钪中间合金的制备方法，通过工艺优化，得到的铝钪中间合金偏析率低、成分均匀、含杂低。
具体实施方式
[0019]本专利技术实施例提供了一种均质化铝钪中间合金的制备方法，包括：
[0020]熔炼：将氧化钪、熔盐和铝锭升温至1000～1200℃，然后在900～1000℃保温搅拌，所述氧化钪、熔盐和铝锭的质量比为：3.5～4.5：50～65：100；
[0021]经除杂和保温得到铝钪中间合金液；
[0022]经扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。
[0023]在本专利技术的实施例中，本专利技术以氧化钪为原料，通过控制反应原料配比、熔炼温度和熔炼时保温搅拌，以及除杂、保温和扒渣、浇铸、冷却，得到了成分偏析率低，杂质含量低，钪含量2％
±
0.2的铝钪中间合金。
[0024]进一步地，所述熔炼在非真空中频炉中进行。
[0025]现有技术中，一般采用电阻炉和保温炉结合的方式，炉子的功能精细化，成本高；我们采用功能单一的非真空中频炉，降低了设备成本的同时，可以实现铝钪中间合金均质化效果好，并且制备的铝钪中间合金钪含量2％
±
0.2。
[0026]进一步地，所述升温为：以10～20kW/h匀速升温。
[0027]在本专利技术的实施例中，采用非真空中频炉进行熔炼反应，非真空中频炉设备简单，易于操作，控制每小时10～20kW的升温速率，便于熔炼反应。升温低于每小时10kW，熔盐黏度增大；升温高于每小时20kW，熔盐挥发加速；所以，升温快和升温慢均不利于反应进行，本专利技术确定升温速率为10～20kW/h。
[0028]进一步地，所述保温搅拌时间为30～60min。
[0029]在本专利技术的实施例中，搅拌时间低于30min，会造成熔盐反应不充分，钪收率低；搅拌时间超过60min，会加速熔盐挥发；经过实验论证，搅拌时间在30～60min有利于铝钪中间合金的反应。
[0030]进一步地，所述熔盐为氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石，质量比为1.5～2.5：8～10:5～6:9～11:30～32。优选地，所述氧化钪、氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠、冰晶石和铝锭的质量比为4：2：9：5.5：10：30：100。
[0031]在本专利技术的实施例中，通过大量实验，综合考虑生产成本和钪的收率，采用此熔盐的配比能满足生产成本低、钪收率高。
[0032]进一步地，所述除杂为：通入纯度大于99.99％的氩气，吹氩10～20min。
[0033]在本专利技术的实施例中，通过吹氩去除杂质。
[0034]进一步地，所述保温为在分别在900～950℃和800～850℃，保温0.5～1小时。
[0035]在本专利技术的实施例中，通过保温处理，可以起到均质的作用。保温处理可以使Al3Sc粒子逐渐扩散到铝钪合金液中，避免成分偏析，并且通过实验证明采用两步保温的方式，分别在900～950℃和800～850℃，保温0.5～1小时，均质化效果最好。
[0036]进一步地，所述浇铸温度为750～800℃。
[0037]在本专利技术的实施例中，浇铸温度在750～800℃时，得到的铝钪中间合金质量较好，成分偏析程度较低。浇铸温度低于750℃，会导致合金液冷凝，成分偏析。
[0038]进一步地，所述冷却为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均质化铝钪中间合金的制备方法，其特征在于：包括：熔炼：将氧化钪、熔盐和铝锭升温至1000～1200℃，然后在900～1000℃保温搅拌，所述氧化钪、熔盐和铝锭的质量比为：3.5～4.5：50～65：100；经除杂和保温得到铝钪中间合金液；经扒渣、浇铸和冷却得到铝钪中间合金。2.如权利要求1所述的均质化铝钪中间合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼在非真空中频炉中进行。3.如权利要求1所述的均质化铝钪中间合金的制备方法，其特征在于：所述升温为：以10～20kW/h匀速升温。4.如权利要求1所述的均质化铝钪中间合金的制备方法，其特征在于：所述保温搅拌时间为30～60min。5.如权利要求1所述的均质化铝钪中间合金的制备方法，其特征在于：所述熔盐为氟化钪、氯化钾、氟化钠、氯化钠和冰晶石，质量比为1.5～2.5：8～10:5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文浩，叶宏明，沈金武，盖阔，郑祥伟，陈坛杰，魏衔廷，
申请(专利权)人：中冶瑞木新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：