CN103540805A - 一种高能超声制备铝钬中间合金的方法 - Google Patents

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闫洪
黄兴
阮先明
胡志
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一种高能超声制备铝钬中间合金的方法，它包括以下步骤：（1）把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钬用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，在765℃～785℃范围内保温30～40分钟，其中稀土钬含量为占总重量的10%；（2）在上述合金熔体液面下10-15mm处施加间歇式高能超声，超声强度0.6kw/cm2～0.8kw/cm2；（3）超声施加时间为8～15min，高能超声每次施加时间30～50秒，间歇时间30～50秒；（4）然后将合金熔体降至700℃~710℃精炼除杂并进行浇注；本发明熔炼温度较低，能有效避免稀土烧损，从而稀土含量稳定，并降低能耗。而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

Description

一种高能超声制备铝钬中间合金的方法
技术领域
本发明涉及一种稀土合金的制备方法，尤其涉及一种高能超声制备铝钬中间合金的方法。
背景技术
铝稀土中间合金是一种高效的细化变质剂，具有良好的细化变质效果，广泛用于铝及其合金的细化变质处理，可显著细化合金组织，提高合金力学性能。在长期的研究中，人们不断探索铝-稀土中间合金的制备方法，目前制备稀土铝合金的生产方法大致概括有以下两种：（1）直接熔合法：是将稀土或混合稀土金属按一定比例加入到高温铝液中，制得中间合金。其特点是操作方便，合金成分含量稳定。缺点就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分过浓、分散不均匀等缺陷；（2）熔盐电解法：在电解炉内，以氯化钾、稀土氧化物和稀土氯化物等作为电解质，在铝液中电解制得铝-稀土中间合金。在工业铝电解槽中直接加入稀土化合物，通过电解制得铝-稀土中间合金。但在电解过程中会产生有毒气体，污染环境，危害人体健康。除此之外，合金成分难以控制，波动范围较大。本发明是在直接熔合法的基础上引入高能超声处理，利用高能超声的声空化效应和声流效应使制得的中间合金成分均匀，防止偏析。
 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高能超声制备铝钬中间合金的方法, 它所得到的中间合金稀土含量稳定，合金成分均匀，成本低和制备过程简单的优点。
本发明是这样来实现的，一种高能超声制备铝钬中间合金的方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
（1）首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将直径为20-100um稀土钬颗粒或粉末用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，在765℃～785℃范围内保温30～40分钟，其中稀土钬含量为占总重量的10%，其中稀土钬的纯度为99.9%；
（2）在上述合金熔体液面下10-15mm处施加间歇式高能超声，超声强度0.6kw/cm2～0.8kw/cm2；
（3）超声施加时间为8～15min，高能超声每次施加时间30～50秒，间歇时间30～50秒；
（4）然后将合金熔体降至700℃~710℃精炼除杂并进行浇注；
所述稀土钬的纯度为99.9%。
本发明的技术效果是：本发明由于采用合金成分为共晶成分，所以熔炼温度较低，能有效避免稀土烧损，从而稀土含量稳定，并降低能耗。而且工艺简单、安全可靠，操作方便，无有害气体产生。采用高能超声处理，保证合金成分均匀，减少偏析。
附图说明
图1为本发明制备的铝钬中间合金显微组织金相图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做具体阐述，
实施例1：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将直径为20-100um稀土钬颗粒用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，其中稀土钬的纯度为99.9%，在765℃保温30分钟，其中稀土钬含量占总重量的10%。在上述合金熔体液面下10mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.6kw/cm2，施加时间为8min，高能超声每次施加时间30秒，间歇时间30秒，然后将合金熔体降至700℃精炼除杂并进行浇注。
实施例2：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钬颗粒用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，其中稀土钬的纯度为99.9%，在775℃保温40分钟，其中稀土钬含量占总重量的10%。在上述合金熔体液面下15mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.8kw/cm2，施加时间为12min，高能超声每次施加时间40秒，间歇时间40秒，然后将合金熔体降至710℃精炼除杂并进行浇注。
实施例3：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钬粉末用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，其中稀土钬的纯度为99.9%，在785℃保温40分钟，其中稀土钬含量占总重量的10%。在上述合金熔体液面下15mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.8kw/cm2，施加时间为15min，高能超声每次施加时间50秒，间歇时间50秒，然后将合金熔体降至710℃精炼除杂并进行浇注。 
附图1为实施例2所获得的铝钬中间合金组织中共晶组织的金相图，通过附图1可以看出，在实施例2条件下获得的铝钬中间合金组织中共晶组织分布的很均匀。超声波导入合金熔体时，声波的传播将会出现许多非线性效应，其中主要表现为空化和声流效应，空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、冲击破坏和热学效应中整体加热、边界处的局部加热作用，显著改善钬在纯铝熔液中的润湿性，使得经过高能超声处理的铝钬中间合金中的钬能够均匀的分散在铝溶液中，消除成分偏析。采用间歇式高能超声处理可有效的控制反应速率，进一步使合金成分均匀，也可减少反应过程中的氧化烧损。从而所制得的铝钬中间合金成分稳定，氧化夹杂以及成分偏析少。
综上所述，也可从图中看出，采用本发明得到的铝钬中间合金的组织中共晶组织细小且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

Claims (4)

1.一种高能超声制备铝钬中间合金的方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
（1）首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将稀土钬颗粒用铝箔纸包裹，压入到上述纯铝熔体中，在765℃～785℃范围内保温30～40分钟，其中稀土钬含量为占总重量的10%；
（2）在上述合金熔体液面下10-15mm处施加间歇式高能超声，超声强度0.6kw/cm2～0.8kw/cm2；
（3）超声施加时间为8～15min，高能超声每次施加时间30～50秒，间歇时间30～50秒；
（4）然后将合金熔体降至700℃~710℃精炼除杂并进行浇注。
2.如权利要求1所述的一种用高能超声制备铝钬中间合金的方法, 其特征在于所述稀土钬为颗粒状或粉末状。
3.如权利要求2所述的一种用高能超声制备铝钬中间合金的方法, 其特征在于所述稀土钬颗粒直径为20-100um。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种高能超声制备铝钬中间合金的方法，其特征在于所述的稀土钬的纯度为99.9%。
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