CN105886850A - 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法 - Google Patents

一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105886850A
CN105886850A CN201610463339.4A CN201610463339A CN105886850A CN 105886850 A CN105886850 A CN 105886850A CN 201610463339 A CN201610463339 A CN 201610463339A CN 105886850 A CN105886850 A CN 105886850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
master alloy
scandium
aluminum
bearing master
ingot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610463339.4A
Other languages
English (en)
Inventor
甘培原
周民
罗彩艳
满露梅
谢营邦
詹海鸿
何航军
罗思强
罗朝巍
李伯骥
张建飞
邓鸿华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi Research Institute Of Metallurgy Co Ltd
Original Assignee
Guangxi Research Institute Of Metallurgy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi Research Institute Of Metallurgy Co Ltd filed Critical Guangxi Research Institute Of Metallurgy Co Ltd
Priority to CN201610463339.4A priority Critical patent/CN105886850A/zh
Publication of CN105886850A publication Critical patent/CN105886850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，包括如下步骤：(1)将铝锭、氧化钪、碱金属氟化物和碱金属氯化物按质量比为10:0.5～1.8:0.5～1.0:1.5～3.0的比例在中频感应炉中加热至780℃～860℃制备出钪含量为2～10wt.％的铝钪中间合金熔体；(2)将铝钪中间合金熔体浇铸成直径为Ф150mm～Ф200的柱状铝钪中间合金锭；(3)将柱状铝钪中间合金锭挤压成直径为Ф30mm～Ф100的棒状坯料；(4)将该棒状坯料进行等通道转角挤压加工，每次挤压后，将坯料顺时针或逆时针旋转0°～180°再进行下一道次挤压，共进行1～5道次，挤压速度为1～30mm/s。最终得到颗粒细小，分布均匀弥散的铝钪中间合金，合金中Al3Sc颗粒粒径平均小于20um。

Description

一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法
技术领域
本发明涉及一种铝钪中间合金的制备方法，具体是指一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法。
背景技术
目前，含钪铝合金已受到国内外众多学者与研究机构的关注，并且国内也对5000系与7000系铝合金中添加钪元素进行了深入与广泛地研究，钪被认为是铝合金非常有效的合金元素，添加少量钪便能全面提升铝合金综合力学性能，低温与高温力学性能，焊接与耐蚀性，还能获得天然的超塑性。由于其优异的综合性能，含钪铝合金在航空航天、舰船、国防、功能薄膜等领域受到广泛关注。金属钪熔点较高，为1541℃，故钪元素只能以中间合金的形式加入铝合金，在各种含钪铝合金中，钪的添加量一般在0.1～0.5wt.％之间。
中国专利200410046915公开了一种铝热还原制备铝钪合金的方法，用氧化钪与铝锭为原料，氟化氢铵为氟化剂，氟化钠为助熔剂，碱金属氯化物为熔剂的制备铝钪中间合金的方法。中国专利201480012899.7公开了一种铝-钪合金的生产，用铝和氯化钪为原料，在真空或保护气氛条件下制备铝钪中间合金的工艺。
单纯使用熔铸法生产的铝钪中间合金存在初生Al3Sc颗粒较粗大，粒度分布较分散的特点。粗大Al3Sc颗粒在后续的铝合金熔炼过程中难以完全溶解，这降低了铝钪中间合金的实际使用性能。若提高铝合金熔炼温度与延长熔炼时间，则会造成低熔点元素的烧损与工艺成本的提高。随着技术的发展，尤其是航天航空、国防等高技术领域对铝钪中间合金的质量要求日益提高，特别是对铝钪中间合金化学成分均匀性以及其中Al3Sc颗粒大小与形态也有了严格要求。
发明内容
本发明的目是提供一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，能够制备出成分均匀、Al3Sc颗粒细小，粒度分布狭窄的高端铝钪中间合金，使其具有熔炼温度较低，溶解速度较快，组织优良等特点，满足未来铝合金新材料的发展要求。
本发明的技术方案是：一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，包括如下步骤：
(1)将铝锭、氧化钪、碱金属氟化物和碱金属氯化物按质量比为10:0.5～1.8:0.5～1.0:1.5～3.0的比例在中频感应炉中加热至780℃～860℃制备出钪含量为2～10wt.％的铝钪中间合金熔体；
(2)将铝钪中间合金熔体温度降至700℃～750℃之间，浇铸成直径为Ф150mm～Ф200的柱状铝钪中间合金锭；
(3)将柱状铝钪中间合金锭挤压成直径为Ф20mm～Ф100的棒状坯料；
(4)将该棒状坯料进行等通道转角挤压加工，挤压速度为1～30mm/s。
每次挤压后，将坯料顺时针或逆时针旋转0°～180°再进行下一道次挤压，共进行1～5道次。
所述等通道转角挤压加工的转角角度为90°～135°。
除另有说明外，本发明所述的百分比均为质量百分比，各组分含量百分数之和为100％。
钪元素加入到铝合金中所起到的主要作用机理是：
(1)有强烈的细化铝合金晶粒效果，是非常优秀的铝合金晶粒细化剂；
(2)铝基体中的过饱和钪元素在时效处理中显示出强烈的力学性能强化效果；
(3)钪元素(Sc)与铝形成的Al3Sc颗粒细小均匀弥散地分布在铝合金基体上，有抑制再结晶的效果，提高铝合金再结晶温度；
(4)钪元素能够提升铝合金的耐腐蚀性能，特别是耐应力腐蚀性能；
(5)钪元素能够增强铝合金的焊接性能，提高焊接接头强度。
本发明的有益效果在于：
1、利用等通道转角挤压技术所提供的强烈剪切应变，达到较大程度细化铝钪中间合金中Al3Sc颗粒的目的。
2、处理的铝钪中间合金，平均Al3Sc颗粒等效直径小于20um。
3、所述的制备细小、均匀Al3Sc颗粒的铝钪中间合金加工方法，适用于钪的质量分数为2～10％的铝钪中间合金。
4、方法简单、易于操作的优点。
附图说明
图1是实例1制得钪含量质量百分数为2％的铝钪中间合金显微组织。
图2是实例3所进行的等通道转角挤压工艺过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，包括如下步骤：
(1)备料：按欲制得的目标合金中的钪含量来备料，原料有铝锭、氧化钪、碱金属氟化物与碱金属氯化物，各原料均在150℃下干燥3小时；
(2)将铝锭、氧化钪、碱金属氟化物和碱金属氯化物按质量比为10:0.5～1.8:0.5～1.0:1.5～3.0的比例投料；
(3)熔炼：将铝锭放入中频感应炉，通电进行加热，待铝锭融化并达到780℃～860℃温度区间后将氧化钪、碱金属氟化物和碱金属氯化物投入进行反应，反应期间使用高纯石墨搅拌桨对熔体进行搅拌，反应时间为1.5～3小时，得到钪含量为2～10wt.％的铝钪中间合金熔体，
(4)反应结束，扒渣，将铝钪中间合金熔体温度降至700℃～750℃之间；
(5)将铝钪中间合金熔体浇铸成直径为Ф150mm～Ф200的柱状铝钪中间合金锭；
(6)将柱状铝钪中间合金锭挤压成直径为Ф20mm～Ф100的铝钪中间合金棒状坯料；
(7)将经挤压制得的铝钪中间合金棒状坯料外表面与等通道转角挤压模具内表面均匀涂抹润滑剂，于等通道转角挤压模具内进行挤压，每次挤压后，将坯料顺时针或逆时针旋转0°～180°，再进行下一道次挤压，共进行1～5道次，挤压速度1～30mm/s。
实施例1
按本发明所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，熔炼并于金属铸模中铸造得到钪含量为2wt％铝钪中间合金圆棒锭坯，然后将该圆棒锭坯挤压成Φ80mm的圆棒，再切割成1000mm坯料，将所得的圆棒坯料置于等通道转角挤压模具中进行挤压，挤压模具通道转角位120°，挤压速度15mm/s，共挤压2道次，每道次间将坯料旋转90°。所得加工后的试样进行金相检测分析，Al3Sc颗粒较均匀分布，平均Al3Sc颗粒等效直径为13um。
实施例2
按本发明所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，熔炼并于金属铸模中铸造得到钪含量为5wt.％铝钪中间合金圆棒锭坯，然后挤压成Φ40mm的圆棒，再切割成1200mm坯料，将所得的圆棒坯料置于等通道转角挤压模具中进行挤压，挤压模具通道转角位100°，挤压速度8mm/s，共挤压4道次，每道次间将坯料旋转180°。所得加工后的试样进行金相检测分析，Al3Sc颗粒较均匀分布，平均Al3Sc颗粒等效直径为18um。
实施例3
按本发明所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，熔炼并于金属铸模中铸造得到钪含量为10wt.％铝钪中间合金圆棒锭坯，然后挤压成Φ20mm圆棒，再切割成800mm坯料，将所得的圆棒坯料置于等通道转角挤压模具中进行挤压，挤压模具通道转角位90°，挤压速度20mm/s，共挤压5道次，每道次间将坯料旋转90°。所得加工后的试样进行金相检测分析，Al3Sc颗粒较均匀分布，平均Al3Sc颗粒等效直径为9um。

Claims (3)

1.一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铝锭、氧化钪、碱金属氟化物和碱金属氯化物按质量比为10:0.5～1.8:0.5～1.0:1.5～3.0的比例在中频感应炉中加热至780℃～860℃制备出钪含量为2～10wt.％的铝钪中间合金熔体；
(2)将铝钪中间合金熔体温度降至700℃～750℃之间，浇铸成直径为Ф150mm～Ф200的柱状铝钪中间合金锭；
(3)将柱状铝钪中间合金锭挤压成直径为Ф20mm～Ф100的棒状坯料；
(4)将该棒状坯料进行等通道转角挤压加工，挤压速度为1～30mm/s。
2.根据权利要求1所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，其特征在于，每次等通道转角挤压后，将坯料顺时针或逆时针旋转0°～180°再进行下一道次挤压，共进行1～5道次。
3.根据权利要求1所述的制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法，其特征在于，所述等通道转角挤压加工的转角角度为90°～135°。
CN201610463339.4A 2016-06-22 2016-06-22 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法 Pending CN105886850A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610463339.4A CN105886850A (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610463339.4A CN105886850A (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105886850A true CN105886850A (zh) 2016-08-24

Family

ID=56718896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610463339.4A Pending CN105886850A (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105886850A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110423921A (zh) * 2019-09-12 2019-11-08 中国恩菲工程技术有限公司 一种ScAl3/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
JP2019536894A (ja) * 2016-09-30 2019-12-19 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッドＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ． 高強度アルミニウム合金バッキングプレート及び製造方法
CN111286638A (zh) * 2020-02-18 2020-06-16 中国恩菲工程技术有限公司 一种(ScAl3+Al2O3+Sc2O3)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
US10988830B2 (en) 2018-01-16 2021-04-27 Scandium International Mining Corporation Scandium master alloy production
US11384412B2 (en) 2018-01-16 2022-07-12 Scandium International Mining Corporation Direct scandium alloying

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1605641A (zh) * 2004-11-09 2005-04-13 湖南稀土金属材料研究院 铝热还原制备铝钪合金的方法
CN101709394A (zh) * 2009-12-11 2010-05-19 清华大学 一种铝钪中间合金的制备方法
CN102337406A (zh) * 2011-09-26 2012-02-01 河北四通新型金属材料股份有限公司 一种铝热还原法制备铝钪中间合金的方法
CN103343303A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 东北大学 一种等通道转角挤压制备细晶金属材料的方法
WO2014138813A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Production of aluminium-scandium alloys
CN104928507A (zh) * 2015-07-01 2015-09-23 广西冶金研究院 一种混合熔盐体系中铝热还原制备铝钪中间合金的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1605641A (zh) * 2004-11-09 2005-04-13 湖南稀土金属材料研究院 铝热还原制备铝钪合金的方法
CN101709394A (zh) * 2009-12-11 2010-05-19 清华大学 一种铝钪中间合金的制备方法
CN102337406A (zh) * 2011-09-26 2012-02-01 河北四通新型金属材料股份有限公司 一种铝热还原法制备铝钪中间合金的方法
WO2014138813A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Production of aluminium-scandium alloys
CN103343303A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 东北大学 一种等通道转角挤压制备细晶金属材料的方法
CN104928507A (zh) * 2015-07-01 2015-09-23 广西冶金研究院 一种混合熔盐体系中铝热还原制备铝钪中间合金的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李元元主编: "《新型材料与科学技术 金属材料卷》", 30 September 2012 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019536894A (ja) * 2016-09-30 2019-12-19 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッドＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ． 高強度アルミニウム合金バッキングプレート及び製造方法
JP2022163183A (ja) * 2016-09-30 2022-10-25 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 高強度アルミニウム合金バッキングプレート及び製造方法
JP7411741B2 (ja) 2016-09-30 2024-01-11 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 高強度アルミニウム合金バッキングプレート及び製造方法
US10988830B2 (en) 2018-01-16 2021-04-27 Scandium International Mining Corporation Scandium master alloy production
US11384412B2 (en) 2018-01-16 2022-07-12 Scandium International Mining Corporation Direct scandium alloying
CN110423921A (zh) * 2019-09-12 2019-11-08 中国恩菲工程技术有限公司 一种ScAl3/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
CN111286638A (zh) * 2020-02-18 2020-06-16 中国恩菲工程技术有限公司 一种(ScAl3+Al2O3+Sc2O3)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
CN111286638B (zh) * 2020-02-18 2021-12-03 中国恩菲工程技术有限公司 一种(ScAl3+Al2O3+ Sc2O3)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105886850A (zh) 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法
CN104745902B (zh) 自行车用高强度Al‑Mg‑Si‑Cu合金及其加工工艺
CN106350716B (zh) 一种高强度外观件铝合金材料及其制备方法
CN105710557B (zh) 一种7xxx系铝合金专用焊丝及其制造方法
CN105671384A (zh) 铝合金及其制备方法
CN104722945A (zh) 一种超细晶铝合金焊丝及其制备方法
CN104263995B (zh) 一种锡基合金线
CN104032195B (zh) 一种可高效挤压低成本高性能导热镁合金及其制备方法
CN105568083B (zh) 一种适用于半固态流变压铸的高强韧铝合金材料及其制备方法
CN110408826A (zh) 一种用于散热器的铝合金型材及其制备方法
CN102114579A (zh) 一种高强度铝合金焊丝及其制备方法
CN107739914A (zh) 一种环卫车顶棚用铝合金型材生产工艺
CN109295362A (zh) 一种超高强高韧Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其加工工艺
CN107675038A (zh) 一种轻质铸造Al‑Si‑Li‑Cu合金材料及其制备方法
CN107587012A (zh) 一种轻质铸造Al‑Si‑Li合金材料及其制备方法
CN102443725A (zh) 一种用AlH3处理的高强度铝合金及其制备方法
CN105063538A (zh) 一种高铝热喷涂实芯丝材及其制备方法与应用
CN114231802A (zh) 锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法
CN105401005A (zh) 一种Al-Si合金材料及其生产方法
CN102367534B (zh) 一种用复合晶粒细化剂制备铸造铝合金的方法
CN110315242A (zh) 一种新型超细晶铝合金焊丝的制备方法
CN112481533A (zh) 一种生物医用镁合金及其制备方法
CN108570586A (zh) 一种高塑性耐热镁合金及其制备方法
CN107400809A (zh) 锆锶复合微合金化的高强韧耐腐蚀低硅含量铝硅铜系铸造铝合金及制备方法
CN103820662A (zh) 一种增强锆元素对不含铝的镁合金铸造组织细化功效的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160824