CN109280786B - 一种铝钨中间合金及其生产方法 - Google Patents
一种铝钨中间合金及其生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109280786B CN109280786B CN201811395825.2A CN201811395825A CN109280786B CN 109280786 B CN109280786 B CN 109280786B CN 201811395825 A CN201811395825 A CN 201811395825A CN 109280786 B CN109280786 B CN 109280786B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tungsten
- aluminum
- alloy
- liquid
- intermediate alloy
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
-
- 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
Abstract
本发明涉及一种铝钨中间合金及其制备方法，该方法简单实用有利于产业化的实现，所制备的Al‑W中间合金中钨的质量百分比为1‑10％，合金中的第二相分布均匀，纯净度较高。制备工艺包括有原材料的配制，铝锭熔化/铝液转入、含钨物质的处理、加入、合金化、精炼处理及浇铸过程。即先将钨棒、钨块或钨丝中的一种或几种与助熔剂进行混合处理，将铝锭投入电炉内熔化或转入提前熔化的铝液，当铝液温度为700‑1300℃时，利用加料装置将原材料加入熔体中，利用电磁感应涡流效应使金属钨在低温铝合金液中快速熔解，均匀化处理后在700‑1300℃时浇铸成铸锭，得到铝钨中间合金。
Description
技术领域
本发明属于中间合金领域，涉及铝钨中间合金，尤其是一种铝钨中间合金及其生产方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
含钨铝合金是国内新开发的一种特种高强铝合金新型结构材料，其兼备了钨的耐高温性、热膨胀系数低和铝的轻质、抗氧化性及良好的加工性等优点，是很有发展前景的特种合金材料，有望成为新一代合金装甲材料和航空航天发动机结构材料。
因钨是难熔金属，其熔点为3380℃，而铝熔点为660℃，不能形成共熔，所以不能直接添加至合金中，导致含钨铝合金只能通过其他手段制备。目前，含钨铝合金构件产品，只能先通过机械合金化合成Al-W的超固溶体合金粉末，然后采用粉末冶金工艺或粉末压制工艺来制造加工。但这两种工艺都存在明显的缺点：通过粉末冶金烧结而成的产品内部总是有孔隙,密度达不到产品的性能要求；而通过粉末压制的方式又难以成形零件比较复杂的产品，所以这两种方法难以在工业生产中得到具体应用，因此需要开发一种低熔点的含钨铝中间合金。
铝钨中间合金是由铝元素、钨元素组成的二元中间合金，主要用于铝合金中钨元素的的添加，其具有加入温度低，钨元素含量稳定等优点，这是未来铝合金新材料及高性能部件发展基础性材料。
专利CN1243842C公开了一种铝钨系中间合金及其制备方法，按重量百分比计，其成分为：10～75钨、0～75铌、0～75钼、0～20钛、铝余量。制备可以采用炉外点火冶炼法：原料烘干温度70～80℃，采用镁屑点火方式冶炼，配料时以氯酸钾KClO3为催化剂，加入量为原料总重量的3.3％或6％，配料时加入配料渣子，加入量为原料总重量的5-15％。常规步骤，经烘干、砌炉、按所述配比取WO31kg，Nb2O51.010kg，Al0.88kg，CaF20.5kg配料(其中CaF2为造渣剂)、均匀混料、装炉、冶炼、冷却、启炉、称重、精整、破碎、磁选、包装；亦可采用中频炉熔化法：按所述配比配料时加入防氧化剂和助熔剂，防氧化剂加入量为原料总重量的3～10％，助熔剂加入量为原料总重量的3～10％；控制温度在3000～3600℃。步骤为：取W28kg，Nb26kg，Al46％，W2O35kg，KClO33kg，配料、混料、装炉、升温、控制温度在3000～3600℃，至熔化完全，将熔化的合金倒入模具中自然冷却至室温，启锭，打去表面的氧化膜，破碎、磁选、包装。
上述专利中两种生产方法均为铝热还原法生产铝钨系中间合金，为钛合金使用，其熔点高，在铝钨合金熔炼过程中不能正常熔化使用；含其它如铌、钼、钛等元素，对铝合金来说可能是杂质元素，影响产品的质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种铝合金用铝钨中间合金。
本发明的另一目的是提供该中间合金的生产方法，利用该方法和工艺能有效控制合金中钨元素的均匀性、纯净度。该合金使用方法简单、无污染、添加调整方便，在较短的时间内达到最佳的使用效果，有利于产品的质量控制，满足性能优异铝合金特别是航空航天、军工用等特种铝合金材料生产需要。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种铝钨中间合金的制备方法，其按以下步骤进行：
步骤A，配制铝原料；
根据所需制备的目标Al-W中间合金成分来选取铝料；所述的铝料为纯度为99.7％-99.95％的工业纯铝或高纯铝锭。
步骤B，配制钨原料；
根据所需制得的目标Al-W中间合金成分来选取钨料；所述的钨料可以是钨块、钨棒或钨丝的一种或几种组合，将钨棒、钨块或钨丝中的一种或几种与助熔剂进行混合处理。
步骤C，熔炼制铝液；
将步骤A配制的铝料加入电炉熔化成铝液，在铝液温度达到700-800℃条件下，加入精炼剂，制得精制铝液。
步骤D，在700-1300℃时，将步骤B配制的钨料分批加入步骤C制得的精制铝液中。
步骤E，保持精制铝液温度为700-1300℃，
步骤F，在上述铝熔体中施加交变磁场，利用电磁感应涡流效应，促使金属钨在低温铝液中快速充分熔化。交变磁场施加时间为30-60分钟，交变磁场频率为200-2500HZ。
步骤G，保持铝钨合金液温度为700-1300℃，均匀化5-10分钟制得成分均匀的铝钨合金液。
步骤H，将步骤G制得的铝钨合金液在700-1300℃下，浇铸制备Al-W中间合金。
本发明的优点和有益效果：
(1)本发明通过使用的助熔剂、增加磁场促使金属钨可以在低温铝液中快速熔解，实现了在低温下熔炼Al-W中间合金的目的。助熔剂氟铝酸钾：浸蚀金属表面，加快软化、熔解。氟硅酸钾：增强助熔剂与金属粘结性，加强助熔效果。
氯化钠、氟化钠：降低助熔剂熔点，在低温环境下即可达到较好的助熔效果。此助熔剂特点是助熔剂与金属物质粘结性好，在金属表面保留时间长，因此可持续的达到较好的助熔效果。
(2)本发明铝钨中间合金熔点约为700-750℃，钨熔点约为3380℃，可见中间合金熔点远低于金属单质熔点，采用本发明制备铝钨中间合金，在铝合金的熔炼过程中将钨元素以中间合金的方式加入，使铝合金的熔炼过程稳定，生产的铝钨合金锭也不易出现偏析、钨夹渣等缺陷。
(3)本发明铝钨中间合金，在700-750℃左右铝液中即可快速熔化，使铝钨合金熔炼时间大大缩短，降低了熔炼温度。
(4)本发明过程简单，无需特殊设备，成本低，铸锭成型好。
附图说明
图1为本发明利用电炉制备Al-W中间合金的流程图。
图2为实施例1制得Al-W2.5中间合金显微组织图。
图3为实施例1制得Al-W2.5中间合金外观图。
具体实施方式
实施例1：AlW2.5中间合金
步骤A，配制铝原料；
根据所需制备的目标Al-W中间合金成分来选取铝料；所述的铝料为纯度为99.7％的工业纯铝；
步骤B，配制钨原料；
根据所需制得的目标Al-W中间合金成分来选取钨料；所述的钨料可以是钨丝，将钨丝与助熔剂进行混合处理；所述的助熔剂组分及质量百分含量为：
氟铝酸钾：50％
氟硅酸钾：30％
氯化钠：10％
氟化钠：10％
所述的钨丝与助熔剂的重量比是：3:97。
将助熔剂进行混合，然后将钨丝与助熔剂进行混合。钨丝的直径为3～4mm，助熔剂研磨成20目的粉末。
步骤C，熔炼制铝液；
将步骤A配制的铝料加入电炉熔化成铝液，在铝液温度达到700-800℃条件下，加入精炼剂，制得精制铝液；
步骤D，在900±5℃时，将步骤B配制的钨料分批加入步骤C制得的精制铝液中；
步骤E，保持精制铝液温度为900±5℃。
步骤F，在上述铝熔体中施加交变磁场，交变磁场施加时间为30分钟，交变磁场频率为1000HZ
步骤G，保持铝钨合金液温度为900±5℃，均匀化5分钟制得成分均匀的铝钨合金液；
步骤H，将步骤G制得的铝钨合金液在900±5℃下，浇铸制备AlW2.5中间合金。
将实施例1制得的铝钨中间合金标记为AlW2.5,其检测结果如下：
注：杂质中单个元素为V，Ti，Mn，Cr。
经实例1的制备方法制得的Al-W2.5中间合金，在浇铸的前期、中期、后期取样分析，其中钨元素的质量百分比为：浇铸前期钨2.45％，浇铸中期钨2.56％，浇铸后期钨2.75％，偏析度较小(2.45％-2.75％)。
经实施例1的制备方法制得的Al-W2.5中间合金，其显微组织如图2所示，合金中中第二相分布弥散、大致均匀。
经实施例1的制备方法制得的Al-W2.5中间合金，其外观如图3所示，铸锭为银白色，成型较好。
实施例2：AlW10中间合金
步骤A，配制铝原料；
根据所需制备的目标Al-W中间合金成分来选取铝料；所述的铝料为纯度为99.7％的工业纯铝；
步骤B，配制钨原料；
根据所需制得的目标Al-W中间合金成分来选取钨料；所述的钨料可以是钨丝，将钨丝与助熔剂进行混合处理；所述的助熔剂组分及质量百分含量为：
氟铝酸钾：50％
氟硅酸钾：30％
氯化钠：10％
氟化钠：10％
所述的钨丝与助熔剂的重量比是：5:95。将助熔剂进行混合，然后将钨丝与助熔剂进行混合。钨丝的直径为3～4mm，助熔剂研磨成20目的粉末。
步骤C，熔炼制铝液；
将步骤A配制的铝料加入电炉熔化成铝液，在铝液温度达到700-800℃条件下，加入精炼剂，制得精制铝液；
步骤D，在1300±5℃时，将步骤B配制的钨料分批加入步骤C制得的精制铝液中；
步骤E，保持精制铝液温度为1300±5℃。
步骤F，在上述铝熔体中施加交变磁场。交变磁场施加时间为60分钟。交变磁场频率为2500HZ。
步骤G，保持铝钨合金液温度为1300±5℃，均匀化10分钟制得成分均匀的铝钨合金液；
步骤H，将步骤G制得的铝钨合金液在1100±℃下，浇铸制备AlW10中间合金。
将实施例2制得的铝钨中间合金标记为AlW10,其检测结果如下：
经实例2的制备方法制得的AlW10中间合金，在浇铸的前期、中期、后期取样分析，其中钨元素的质量百分比为：浇铸前期钨9.86％，浇铸中期钨10.02％，浇铸后期钨10.33％，偏析度较小(9.86％-10.33％)。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A，先将钨料与助熔剂混合；
步骤B，在700-1300℃时，将钨料与助熔剂分批加入铝液中；
步骤C，保持铝液精制温度为700-1300℃，对铝液施加交变磁场；
步骤D，保持铝钨合金液温度为700-1300℃，均匀化处理制得成分均匀的铝钨合金液；
步骤E，将步骤D制得的铝钨合金液在700-1300℃下，浇铸制备Al-W中间合金，浇铸时模具温度控制在小于300℃；
所述的助熔剂的组分及质量百分含量为：氟铝酸钾：50-55％、氟硅酸钾：30-35％、氯化钠：10-15％、氟化钠：5-10％；
铝钨中间合金中W的质量百分含量为2-10％、Fe的质量百分含量为0.01-0.3％、Si的质量百分含量为0.01-0.3％、杂质的质量百分含量为小于0.15％、余量为Al。
2.根据权利要求1所述的铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：所述的钨料为钨棒、钨块或钨丝中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：所述的钨料与助熔剂的重量比为5～7：93～95。
4.根据权利要求1所述的铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：所述的交变磁场为中频交变磁场。
5.根据权利要求1或4所述的铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：交变磁场的施加时间为30-60分钟，交变磁场频率为200-2500HZ。
6.根据权利要求1所述的铝钨中间合金的制备方法，其特征在于：步骤D均匀化处理5-10分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811395825.2A CN109280786B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种铝钨中间合金及其生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811395825.2A CN109280786B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种铝钨中间合金及其生产方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109280786A CN109280786A (zh) | 2019-01-29 |
| CN109280786B true CN109280786B (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=65173040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811395825.2A Active CN109280786B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种铝钨中间合金及其生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109280786B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116287826A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-23 | 承德天大钒业有限责任公司 | 一种铝钨合金的生产方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487785A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Showa Aluminum Corp | Production of aluminum alloy material having excellent surface hardness and wear resistance |
| DE10049026A1 (de) * | 2000-10-04 | 2002-04-11 | Alstom Switzerland Ltd | Hochtemperaturlegierung |
| CN1243842C (zh) * | 2002-12-20 | 2006-03-01 | 张忠世 | 铝钨系中间合金及其制备方法 |
| CN101967569B (zh) * | 2010-09-27 | 2012-10-03 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | 一种含钨钛合金的熔炼方法 |
| CN104894437B (zh) * | 2015-05-18 | 2017-01-11 | 广东省材料与加工研究所 | 一种高强度耐热铝合金导线及其制备方法 |
-
2018
- 2018-11-22 CN CN201811395825.2A patent/CN109280786B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109280786A (zh) | 2019-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021018203A1 (zh) | 一种非真空下引连铸铜铁合金扁锭的生产工艺 | |
| CN103820661B (zh) | 稀土镁合金的半固态浆料制备方法 | |
| CN105088033A (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| CN103111609A (zh) | 一种非晶态合金孕育处理铸造铝合金方法 | |
| CN110714156B (zh) | 一种轻质高强耐蚀高熵合金及其制备方法 | |
| CN101857934B (zh) | 一种耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN113774259B (zh) | 一种Al-Cu-Mg合金及消除有害含铁相的方法 | |
| KR20120079638A (ko) | 마그네슘계 합금 및 그 제조방법 | |
| CN106756081A (zh) | 大规格Ti‑Al‑Nb系合金细晶铸锭的制备方法 | |
| CN114635058A (zh) | 一种镍基高温合金电渣锭及其制造方法 | |
| RU2618038C2 (ru) | Способ получения жаропрочного сплава на основе ниобия | |
| CN110564997B (zh) | 一种铝钛钼中间合金及其制备方法 | |
| US20160298217A1 (en) | Aluminum Alloy Refiner Material and Preparation Method Thereof | |
| CN110408816B (zh) | 一种镍硼碳中间合金及其制备方法 | |
| CN105154729A (zh) | 铸造铝-锌-镁-铜-钽合金及其制备方法 | |
| CN112981212B (zh) | 一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法 | |
| CN109280786B (zh) | 一种铝钨中间合金及其生产方法 | |
| CN105908020B (zh) | 一种铝‑钨复合材料的制备方法 | |
| CN101880806B (zh) | 耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN104109790B (zh) | 高强镁合金材料及其制备方法 | |
| CN110592455A (zh) | 铜钨合金的制备方法及由该方法制得的铜钨合金 | |
| JP2989060B2 (ja) | 低酸素Ｔｉ−Ａｌ系合金およびその製造方法 | |
| CN103305737B (zh) | 一种晶粒细化型铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN112662919A (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg-Ni合金材料及其制备方法 | |
| JPS63273562A (ja) | Ｔｉ−Ａｌ合金鋳物の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 071000 No. 359, Fazhan West Street, Qingyuan District, Baoding City, Hebei Province Patentee after: Lizhong Sitong light alloy Group Co.,Ltd. Address before: 071100 no.359, Fazhan West Street, Qingyuan District, Baoding City, Hebei Province Patentee before: HEBEI SITONG NEW METAL MATERIAL Co.,Ltd. |