CN103409670A - 一种新型铝锰中间合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型铝锰中间合金及其制备方法。该新型铝锰中间合金由以下质量百分比成分组成：Mn12%-14%、Fe≤0.2%、Si≤0.4%、Ti≤0.1%、Cu≤0.10、Zn≤0.1%、Pb≤0.05、Sn≤0.05、余量为铝。本发明将铝锰中间合金的锰元素含量提高，使铝锰中间合金的熔点在822℃左右，不仅可保证铝、镁合金熔炼生产时不过烧，而且可使铝锰中间合金的加入量比原国标产品（锰含量10%左右）降低30%，还使得中间合金加入时材料所含的杂质元素带入量减少了30%。

Description

一种新型铝锰中间合金及其制备方法

 

技术领域

本发明涉及一种铝中间合金，尤其是一种制作铝、镁合金作为重要添加剂的新型铝锰中间合金及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

目前，我国现行的YS/T282-2000标准中，铝锰中间合金锰的含量为9%-11%。长期以来，普遍认为锰含量超过11%铝锰中间合金将无法符合铝、镁合金的正常生产要求。

我国目前铝、镁合金制作企业均采用该种合金，近年来，铝、镁合金工业在我国得到飞速发展。锰作为铝、镁合金中重要的强化及消除有害杂质铁影响的元素，在铝、镁合金中得到广泛应用。通常，在铝、镁合金生产中，锰元素大都以铝锰中间合金的方式添加，因此使铝锰中间合金的需求不断扩大。使用时，客观上希望在保证正常生产合金工艺条件不变的情况下，添加的铝锰中间合金中主元素锰的含量能尽可能高，这样可以在保证锰元素需求的前提下，减少铝锰合金的使用量，从而既有利于降低成本，又可以减少有害杂质铁、硅的含量，提高产品质量。

检索发现，炼制合金钢专用的锰含量大于55%的铝锰中间合金，由于其熔点已高达1000℃以上，根本不适合铝、镁合金的制作。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种新型铝锰中间合金及其制备方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种成本低，适合铝、镁合金制造企业正常生产工艺的新型铝锰中间合金及其制备方法，从而取代YS/T282-2000标准的铝锰10合金，以满足铝镁合金制造企业的需要。

为了达到以上发明目的，本发明所采取的技术方案是：一种新型铝锰中间合金，它是由以下质量百分比成份组成：Mn12%-14%、Fe≤0.2%、Si≤0.4%、Ti≤0.1%、Cu≤0.10、 Zn≤0.1%、 Pb≤0.05、 Sn≤0.05、余量为铝。

本发明的一种新型铝锰中间合金，其进一步优化方案为：它是由以下质量百分比成份组成：Mn13%-14%、Fe≤0.1%、Si≤0.3%、Ti≤0.09%、Cu≤0.98、 Zn≤0.09% 、Pb≤0.05 、Sn≤0.05，余量为铝。

一种新型铝锰中间合金，其特征在于：所述锰元素控制在12.55%-13.45%。

一种新型铝锰中间合金的制备方法，它包括以下步骤：

第一步、准备添加材料一将电解锰及铝锭加入熔炼反射炉；

第二步、熔炼合金材料一将合金材料熔化后升温至950℃-1050℃；

第三步、合金均匀化处理一在熔炼温度达到要求后，搅拌使其在液态充分合金化；

第四步、铸锭一急冷将合金从950℃-1050℃液态在19-20秒内完成结晶。

本发明的有益效果是：既可保证铝、镁合金熔炼生产时不过烧，又可使中间合金的加入量比原国标产品（锰含量10%左右）降低30%，同时也使用中间合金加入时材料所含的杂质元素带入量减少了30%。

采用本发明后，合金中的锰元素以金属间化合物MnA16的形式均匀分布在基体中，从而保证了合金锰元素的均匀性，用户以此配制铝、镁工作合金时，锰元素含量可以有效控制，由于本发明的合金锰元素比现普遍使用的A1Mn10合金高出30%，故可使用户降低A1Mn合金使用成本20%以上。

具体实施方式

实施例一

    锰元素含量的选择

一般铝、镁合金正常的熔炼温度不超过850℃，否则将增加铝、镁合金的氧化吸气倾向，影响产品质量，铝锰中间合金，随着锰含量的增加熔点逐步上升，锰含量超过14%时熔点将超过850℃，如控制锰含量在13%左右时，铝锰中间合金的熔点在822℃左右，可保证铝、镁工作合金生产时不过烧，用户使用效果最为理想。故将研制产品的锰元素含量控制为12%-14%。具体为Mn12%-14%、Fe≤0.2%、Si≤0.4%、Ti≤0.1% 、Cu≤0.10、Zn≤0.1%、Pb≤0.05 、Sn≤0.05  余量为铝。

熔炼设备的选择

铝锰中间合金的生产大多采用中频或工频感应电炉生产，这种生产有合金均匀化程度高的优点，但存在劳动生产率低，能源消耗大、生产成本高的缺点，每吨A1Mn10中间合金的能耗约为600KWh,根据冶金学原理，铝锰合金在液相线以上的温度时，无需电磁搅拌力作用也可以均匀化，只要熔炼温度控制得当，用直焰式反射炉完全可以生产，用此方法，劳动生产率可提高2-5倍，能耗只是电炉生产的60%左右，具有经济性和大规模生产的价值，故选择熔炼设备采用直焰式燃气反射炉。

合金均匀化控制

根据冶金学原理，铝锰中间合金在液相线以上温度时锰元素以Mn3A110金属间化合物的形式均匀分布于液态基体中，由于本实施例采用独创的反射炉生产，与电磁感应炉相比，没有磁力搅拌作用，在此温度时必须采用充分搅拌使其合金化，此时的温度控制与其充分合金化的搅拌成为关键。经试验，在合金液在达到950℃-1050℃时，进行充分搅拌可使合金在液态时均匀化得到保证，低于950℃时，合金在液态的均匀度有所降低，高于1050℃时，将使金属氧化程度增加，对均匀度的影响并不大。合金在铸锭过程中，锁着温度的下降锰元素 经过相变形成MnA16的金属间化合物。该化合物与基体的密度差异会形成锭内偏折，结晶过程越长锭内差异就会越大，经反复实验，将结晶过程控制在20秒以内，可使合金的锰元素成分内的差异控制在0.5%以内（见附表一），符合工作合金的使用要求，在具体实施中采用了控制熔炼温度在950℃-1050℃，铸锭过程采用急冷方式有效保证了合金均匀化。

具体制备步骤如下：

第一步、准备添加材料---将电解锰及铝锭加入熔炼反射炉；

第二步、熔炼合金材料---将合金材料熔化后升温至950℃-1050℃；

第三步、合金均匀化处理---在熔炼温度达到要求后，搅拌使其在液态充分合金化；

第四步、铸锭---急冷将合金从950℃-1050℃液态在19-20秒内完成结晶，以保证合金锭的均匀度。

附表一

本实施例的高锰（锰12%-14%）铝中间合金是促进我国铝、镁合金发展的一种重要原料，是我国现行标准YS/T282-2000中铝锰中间合金的理想替代产品。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型铝锰中间合金，其特征在于：它是由以下质量百分比成份组成：Mn12%-14%、Fe≤0.2%、Si≤0.4%、Ti≤0.1%、Cu≤0.10、 Zn≤0.1%、 Pb≤0.05、 Sn≤0.05、余量为铝。

2.根据权利要求1所述的一种新型铝锰中间合金，其特征在于：它是由以下质量百分比成份组成：Mn13%-14%、Fe≤0.1%、Si≤0.3%、Ti≤0.09%、Cu≤0.98、 Zn≤0.09% 、Pb≤0.05 、Sn≤0.05，余量为铝。

3.根据权利要求1所述的一种新型铝锰中间合金，其特征在于：所述锰元素控制在12.55%-13.45%。

4.一种新型铝锰中间合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、准备添加材料一将电解锰及铝锭加入熔炼反射炉；

第二步、熔炼合金材料一将合金材料熔化后升温至950℃-1050℃；

第三步、合金均匀化处理一在熔炼温度达到要求后，搅拌使其在液态充分合金化；

第四步、铸锭一急冷将合金从950℃-1050℃液态在19-20秒内完成结晶。