CN108193062A - 热还原法制备铝钐中间合金的方法 - Google Patents

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贾锦玉
吴俊子
胡文鑫
王小青
杨正华
程子洲
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Baotou Rare Earth Research Institute
Ruike Rare Earth Metallurgy and Functional Materials National Engineering Research Center Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种热还原法制备铝钐中间合金的方法，包括：按铝钐中间合金的成分计算并称量铝材、碱金属卤化物，以及钐的氧化物或卤化物；将铝材放入加热炉中熔化，按比例加入钐的氧化物或卤化物和碱金属卤化物；在750～1500℃保温热还原20～200min；待热还原反应完成后，扒渣，降温到700～850℃浇铸并冷却，获得铝钐中间合金。本发明制备的铝钐中间合金成本低、偏析小，第二相粒子分散均匀，内部无明显缺陷，且制备环境要求和设备要求简单。

Description

热还原法制备铝钐中间合金的方法
技术领域
本发明涉及一种稀土铝中间合金制备技术，具体说，涉及一种热还原法制备铝钐中间合金的方法。
背景技术
铝及铝合金具有比强度高、塑韧性较好和可加工性能好等优点，广泛应用于建筑、航天航空、汽车和电力传输等众多领域。随着科学技术的不断发展，对铝及铝合金的性能提出了更高的要求，必须开发新型高性能铝合金、提升传统铝合金的综合性能来满足应用需求。微合金化是改善传统铝合金组织性能和开发新型高性能铝合金的有效手段。在铝中添加少量钐，够起到净化铝合金熔体和细化晶粒的作用，从而改善铝合金的机械性能和耐腐蚀性。
由于金属钐较活泼，易氧化，烧损严重，一般以中间合金的形式加入铝合金内。制备稀土铝中间合金的方法目前有熔配法、电解法和热还原法三种。
熔配法是将稀土或混合稀土金属按比例加到高温铝液中，直接制得中间合金。此法的优点是设备简单、便于操作、熔解速度快、合金元素加入方便，合金成分含量稳定。缺点是稀土金属在铝液中容易局部过浓，容易发生包晶反应，产生夹杂物，稀土烧损大，成本高。
电解法主要有两种方法：
一、是在较低温度下液态铝阴极上电解氯化稀土制取一系列稀土铝中间合金；
二、是在电解铝时，向工业铝电解槽中加入稀土氧化物或稀土盐类，使得加入的稀土氧化物或稀土盐类与氧化铝一起电解，即稀土与铝共电沉积以制取稀土铝中间合金。但是电解法存在成分不稳定、工艺不灵活、设备复杂等问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种热还原法制备铝钐中间合金的方法，制备的铝钐中间合金成本低、偏析小，第二相粒子分散均匀，内部无明显缺陷，且制备环境要求和设备要求简单。
技术方案如下：
一种热还原法制备铝钐中间合金的方法，包括：
按铝钐中间合金的成分计算并称量铝材、碱金属卤化物，以及钐的氧化物或卤化物；
将铝材放入加热炉中熔化，按比例加入钐的氧化物或卤化物和碱金属卤化物；
在750～1500℃保温热还原20～200min；
待热还原反应完成后，扒渣，降温到700～850℃浇铸并冷却，获得铝钐中间合金。
进一步：钐的氧化物选用氧化钐，钐的卤化物选用氯化钐、氟化钐、溴化钐或者碘化钐。
进一步：碱金属卤化物选用氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化锂、氯化锰、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化锰、溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化镁、溴化锂、溴化锰、碘化钠、碘化钾、碘化钙、碘化镁、碘化锂、碘化锰、氟铝酸钠或者氟铝酸钾。
进一步：加热炉选用感应炉、电阻炉、燃气炉或电弧炉。
进一步：冷却方式为空冷或水冷。
进一步：铝材选用工业纯铝或精铝。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
本发明中，热还原法相对于熔配法和电解法而言，具有成本较低、成分稳定、设备简单、操作方便和工艺灵活的优点。本方法制备的铝钐中间合金成本低、偏析小，第二相粒子分散均匀，内部无明显缺陷，且制备环境要求和设备要求简单，适合工业化生产和规模化应用。
具体实施方式
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
热还原法制备铝钐中间合金的方法，包括：
步骤1：按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量铝材、碱金属卤化物，以及钐的氧化物或卤化物；
钐的氧化物为氧化钐，钐的卤化物为氯化钐、氟化钐、溴化钐、碘化钐。
碱金属卤化物为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化锂、氯化锰、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化锰、溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化镁、溴化锂、溴化锰、碘化钠、碘化钾、碘化钙、碘化镁、碘化锂、碘化锰、氟铝酸钠、氟铝酸钾。
步骤2：将铝材(工业纯铝或精铝)放入感应炉或电阻炉或燃气炉或电弧炉中熔化，按比例加入钐的氧化物或卤化物和碱金属卤化物；
步骤3：在750～1500℃保温热还原20～200min；
步骤4：待热还原反应完成后，扒渣，降温到700～850℃浇铸并冷却，获得铝钐中间合金。
冷却方式为空冷或水冷。
实施例1
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量工业纯铝、氯化钐、氯化钠、氯化钾、氯化镁；
(2)将工业纯铝放入感应炉中熔化后，按比例加入氯化钐、氯化钠、氯化钾、氯化镁至熔化；
(3)在750℃保温热还原200min；
(4)降温到700℃浇铸并进行空冷，获得铝钐中间合金。
实施例2
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量工业纯铝、氟化钐、氟化钙、氟化锂；
(2)将工业纯铝放入电阻炉中熔化后，按比例加入氟化钐、氟化钙、氟化锂至熔化；
(3)在900℃保温热还原180min；
(4)待热还原反应完成后，扒渣，降温到750℃浇铸并进行水冷，获得铝钐中间合金。
实施例3
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量精铝、溴化钐、溴化锰；
(2)将精铝放入燃气炉中熔化后，按比例加入溴化钐、溴化锰至熔化；
(3)在1050℃保温热还原150min；
(4)待热还原反应完成后，扒渣，降温到800℃浇铸并进行空冷，获得铝钐中间合金。
实施例4
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量精铝、碘化钐和碘化锂；
(2)将精铝放入电弧炉中熔化后，按比例加入碘化钐和碘化锂至熔化；
(3)在1200℃保温热还原120min；
(4)待热还原反应完成后，扒渣，降温到850℃浇铸并进行水冷，获得铝钐中间合金。
实施例5
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量工业纯铝、氧化钐、氟铝酸钠、氯化钠、氯化钾；
(2)将工业纯铝放入感应炉中熔化后，按比例加入氧化钐、氟铝酸钠、氯化钠、氯化钾至熔化；
(3)在1350℃保温热还原60min；
(4)待热还原反应完成后，扒渣，降温到700℃浇铸并进行空冷，获得铝钐中间合金。
实施例6
(1)按铝钐中间合金的成分(以重量百分比计)计算并称量精铝、氟化钐、氟铝酸钾、氟化镁、氟化锂；
(2)将精铝放入电弧炉中熔化后，按比例加入氟化钐、氟铝酸钾、氟化镁、氟化锂至熔化；
(3)在1500℃保温热还原20min；
(4)待热还原反应完成后，扒渣，降温到700℃浇铸并进行空冷，获得铝钐中间合金。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种热还原法制备铝钐中间合金的方法，包括：
按铝钐中间合金的成分计算并称量铝材、碱金属卤化物，以及钐的氧化物或卤化物；
将铝材放入加热炉中熔化，按比例加入钐的氧化物或卤化物和碱金属卤化物；
在750～1500℃保温热还原20～200min；
待热还原反应完成后，扒渣，降温到700～850℃浇铸并冷却，获得铝钐中间合金。
2.如权利要求1所述热还原法制备铝钐中间合金的方法，其特征在于：钐的氧化物选用氧化钐，钐的卤化物选用氯化钐、氟化钐、溴化钐或者碘化钐。
3.如权利要求1所述热还原法制备铝钐中间合金的方法，其特征在于：碱金属卤化物选用氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化锂、氯化锰、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化锰、溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化镁、溴化锂、溴化锰、碘化钠、碘化钾、碘化钙、碘化镁、碘化锂、碘化锰、氟铝酸钠或者氟铝酸钾。
4.如权利要求1所述热还原法制备铝钐中间合金的方法，其特征在于：加热炉选用感应炉、电阻炉、燃气炉或电弧炉。
5.如权利要求1所述热还原法制备铝钐中间合金的方法，其特征在于：冷却方式为空冷或水冷。
6.如权利要求1所述热还原法制备铝钐中间合金的方法，其特征在于：铝材选用工业纯铝或精铝。
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