CN111235445B - 锰铝合金及其制备方法 - Google Patents
锰铝合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111235445B CN111235445B CN202010047967.0A CN202010047967A CN111235445B CN 111235445 B CN111235445 B CN 111235445B CN 202010047967 A CN202010047967 A CN 202010047967A CN 111235445 B CN111235445 B CN 111235445B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- manganese
- aluminum
- aluminum alloy
- metal
- temperature
- 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
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- -1 Manganese-aluminum Chemical compound 0.000 title claims abstract description 76
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 134
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 118
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 15
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000006069 physical mixture Substances 0.000 description 8
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVAUUPRFYPCOCA-AREMUKBSSA-O PAF Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCOC[C@@H](OC(C)=O)COP(O)(=O)OCC[N+](C)(C)C HVAUUPRFYPCOCA-AREMUKBSSA-O 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000274 aluminium melt Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C22/00—Alloys based on manganese
-
- 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
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开一种锰铝合金及其制备方法，锰铝合金按重量百分比锰占55‑90%，余量为铝。该方法包括：将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，铝液的温度为700‑800℃；将金属锰原材料加入到熔融的铝液中，加炉盖、测压、通氩气使得磁感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌；通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000~1500℃之间；合金化完成后，冷却至850℃以下，打开炉盖，取出锰铝合金。相对于现有产品，本发明制得的锰铝合金中锰与铝充分合金化，提升了锰元素添加剂在铝材加工熔炼过程中锰作为合金添加元素在熔融铝液中的吸收率和吸收速度，降低了生产过程的环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及锰铝合金及其制备技术领域，尤其涉及一种锰铝合金及其制备方法。
背景技术
在铝合金材料(例如航空用铝板、罐料用铝板及PS版基用铝板等)的生产加工过程中，通常需要向熔融的铝熔体(温度一般控制在740-750℃之间)中加入金属锰元素，使得金属锰和铝形成密集链接状网状结构的铝锰合金金属间化合物，以显著提高铝材的强度。但是，由于金属锰的熔点为1246℃，而铝熔体的熔炼过程温度控制一般是740-750℃之间，为了将金属锰快速溶入到铝熔体中并使其和铝形成金属间化合物(铝锰金属间化合物)，目前主要有如下几种方式：
第一种方式是向铝熔体中加入计算量的锰添加剂，这种锰添加剂是由经过机械加工方式破碎的锰粉和经过机械加工方式破碎的氟铝酸钾(KAlF4，俗称PAF)经物理方法均匀混合后通过机械压力(油压、气压等)方式压成饼状物，该饼状物的比重因大于熔融的金属铝液，将这些饼状物投入到金属铝液中，由于PAF的助熔作用，使得金属锰能够快速的熔解进入到铝液中并和铝形成金属间化合物(合金)，但由于PAF的主要成分含氟元素(F)，导致在生产过程中由于氟元素(F)的挥发和清理(精炼)造成环境污染。
第二种方式是将助熔剂氟铝酸钾(KAlF4，俗称PAF)替换成铝粉，由于铝粉在740℃时会燃烧生成氧化铝并同步产生大量的热能，这种铝粉燃烧时产生的热量能够促使锰粉快速的熔入到铝熔体中，并使熔入铝熔体中的金属锰和铝形成合金(金属间化合物)，但是由于在整个过程中铝粉的燃烧放热后完全氧化成为氧化铝，这种氧化铝会部分进入熔融的铝液中，对铝熔体的净化构成了负面作用，同时由于铝粉的成本较高，完全燃烧后的氧化铝只能成为熔炼过程中的渣加以清除增加了生产成本。
为了解决这些技术问题，目前在铝合金材料(各类型材、各类板材、各类棒材等)的加工过程中通常在740-750℃的熔融铝液中加入计算量的锰元素添加剂，俗称锰剂，以提高所生产铝材的强度。目前流行使用的锰剂常用的规格有70锰剂(锰含量70％，重量比)、75锰剂(锰含量75％，重量比)、80锰剂(锰含量80％，重量比)、85锰剂(锰含量85％，重量比)等，目前通常采用以下两种方式生产锰剂：
1、将锰片破碎成一定目数的锰粉，将锰粉和一定目数的氟铝酸钾(俗称PAF)粉末均匀混合后用机械方式通过压力和模具结合压成饼状，其比重应大于铝熔体的比重，以保证该饼状物添加过程中可以沉入铝熔体中，尽量避免被空气氧化。
2、将一定目数的铝粉和一定目数的锰粉混合均匀，然后用机械方式通过压力和模具结合压成饼状物，其比重应大于铝熔体的比重，以保证该饼状物添加过程中可以沉入铝熔体中，尽量避免被空气氧化，其中，锰粉按重量占比70％或者75％、80％、85％等，铝粉按重量占比30％、25％、20％、15％。在商业上也通称为70锰剂、75锰、80锰剂、85锰剂等。
这两种锰剂的生产方式，其产品是锰和铝或者锰和PAF的物理混合物，这种物理混合物作为锰元素的添加剂在加入到熔融的铝液中时，所生产铝材强度的增加必须经历两个步骤才能完全形成金属间化合物(铝锰合金)，第一步是元素锰在熔融铝液中的溶解过程；第二步是溶解进入铝液后的金属锰和铝合金化(形成金属间化合物)的过程；这两个过程的完成存在有如下缺陷：
1.过程中元素锰可能被空气中的氧气氧化形成氧化锰而漂浮在铝液的表面影响金属锰在冶炼过程中的吸收率；
2.成功溶解进入铝液后的金属锰和铝形成金属间化合物并织构成密集网状强化相的过程需要时间，这个过程的完整性由于冶炼过程的时间控制不当或者不够会影响铝材的强度质量。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种锰铝合金及其制备方法，旨在实现锰铝合金中的锰和铝的先行充分合金化，然后将其作为锰元素的添加剂替代目前流行的锰剂，在冶炼过程中作为锰元素添加剂加入到融熔的铝液中，这种产品和目前流行的锰添加剂相比，其元素锰的绝对吸收率和吸收速度更优，并能完成消除氟对环境造成的污染并对铝熔体的净化有益。
为实现上述目的，本发明提出一种锰铝合金，所述锰铝合金由金属锰和铝组成，所述锰铝合金按重量百分比包括锰55-90％，余量为铝。
该锰铝合金是由金属锰和金属铝在高温状态下形成的金属间化合物。
该锰铝合金可以是不定形状的块状的、片状的、粉状的，无论是块状的、片状的、粉状的产品，其规格都可以制定相应的标准加以限制。
为实现上述目的，本发明还提出一种锰铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，所述铝液的温度为700-800℃；
步骤S2，将金属锰原材料(锰片或者锰粉或者锰片与锰粉的混合物)加入到熔融的铝液中，加炉盖、抽真空、通氩气、测温、测压，使得磁感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌；
步骤S3，通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000～1500℃之间，过程中金属铝和锰形成金属间的化合物，合金化过程所需时间为30分钟至2小时之间；
步骤S4，合金化完成后，冷却至850℃以下，打开炉盖，取出锰铝合金。
本发明进一步的技术方案是，所述容器为置于真空磁感应电炉中的坩锅，或者置于真空电阻炉的坩锅，或者加入有保护熔剂的非真空容器。
本发明进一步的技术方案是，所述感应电炉的频率为800～1200HZ。
本发明进一步的技术方案是，所述金属锰原材料为锰粉、或者锰片、或者锰粉和锰片的混合物。
本发明进一步的技术方案是，所述锰粉为30～300目粉末。
本发明进一步的技术方案是，所述步骤S3中，用石墨搅拌头搅拌时间为30分钟至2小时。
本发明进一步的技术方案是，所述锰铝合金的生产方法包括但不限于用真空磁感应电炉的方式生产，亦可以用真空电阻炉内衬不同材料的坩埚，亦可以用非真空的方式选择合适的保护熔剂以隔绝空气的其它加热方式生产。
本发明进一步的技术方案是，所述步骤S4之后还包括：
将所述锰铝合金浇筑成各种类型的块状、片状、或者按规定要求不同直径的粉状，作为锰元素添加剂添加到铝合金材料熔炼制备过程中，以增加所制造铝材的强度。
本发明锰铝合金及其制备方法的有益效果是：
相对于现有产品，采用本发明制备得到的锰铝合金中锰与铝充分完全合金化，这种完全合金化的锰铝合金与现有的用作生产铝材以增加铝材强度的锰添加剂比较，不再是铝粉和锰粉的物理混合物，也不再是锰粉和氟铝酸钾(俗称PAF)的物理混合物，这种锰铝合金作为铝材生产过程中金属锰的元素添加剂替换目前流行的锰添加剂(一类是金属锰粉与氟铝酸钾粉末按一定比例经物理均匀混合后通过压力方式压成的饼状物质，另一类是金属锰粉和金属铝粉经物理混合后通过压力方式压成的饼状物质)相比较具备以下四个重大优点：
1.解决了氟铝酸钾作为金属锰进入铝熔体与金属铝形成金属间化合物的助熔剂，在熔炼溶解过程完成后对环境造成的污染问题(氟的污染)；
2.解决了铝粉作为金属锰进入铝熔体与金属铝形成金属间化合物的发热剂(铝粉氧化过程产生的高热作用助熔锰的合金化)，在熔炼溶解完成后对铝合金熔体的污染问题(氧化铝夹杂)；
3.锰铝合金作为一种已经基本形成金属间化合物的锰元素添加剂，当其加入到铝熔体中后其在铝熔体中的作用是一种扩散和密集网状合金化金属间化合物的形成过程而不是先形成金属间化合物再实施扩散成网，所以在同等的锰剂添加冶炼时间内这一类锰铝合金作为锰元素的添加剂其生产的铝材强度质量和铝材的纯净度远高于上述第一种和第二种锰添加剂所生产的铝材质量；
4.锰铝合金与锰添加剂(锰粉与PAF、锰粉与铝粉所形成的经压力加工的物理混合物)比较，其在铝冶炼添加过程中金属锰的绝对吸收率和吸收速度更优。
附图说明
图1是AlMn55的衍射图；
图2是AlMn60的衍射图；
图3是AlMn65的衍射图；
图4是AlMn70的衍射图；
图5是AlMn75的衍射图；
图6是AlMn80的衍射图；
图7是AlMn85的衍射图；
图8是本发明锰铝合金的制备方法较佳实施例的流程示意图；
图9是磁感应电炉的结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现锰铝合金中的锰和铝充分合金化，提升锰铝合金添加剂在锰铝合金型材加工过程中锰的吸收率和吸收速度，并降低环境污染，本发明提出一种锰铝合金，所述锰铝合金由铝、锰组成，所述锰铝合金按重量百分比包括锰55-90％，余量为铝。
其中，所述锰所占重量百分比例如可以为55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％，对应的锰铝合金可以表示为AlMn55、AlMn60、AlMn65、AlMn70、AlMn75、AlMn80、AlMn85、AlMn90。
可以理解的是，本发明所提出的锰铝合金主要用于铝合金型材生产过程中的元素锰的添加剂使用。需要特别指出的是，这种锰铝合金产品其杂质应该有所限制，比如铁和硅含量不应该大于0.5％，并且氧化铝和氧化锰的合量不应该大于0.5％。
该锰铝合金是由金属锰和金属铝在高温状态下形成的金属间化合物。
该锰铝合金可以是不定形状的块状的、片状的、粉状的，无论是块状的、片状的、粉状的产品，其规格都可以制定相应的标准加以限制。
本实施例中，金属锰和金属铝在高温熔融时生成金属间化合物Al8Mn5和Mn单质，其中，锰铝物相图请参照图1至7。
图1是AlMn55的衍射图，其中，主物相是Al8Mn5、单质锰；
图2是AlMn60的衍射图，其中，主物相是Al77Mn23、Al8Mn5、单质锰；
图3是AlMn65的衍射图，其中，主物相是Al8Mn5、单质锰；
图4是AlMn70的衍射图，其中，主物相是Al8Mn5、单质锰；
图5是AlMn75的衍射图，其中，主物相是Al2Mn3；
图6是AlMn80的衍射图，其中，主物相是Al0.43Mn0.47、单质锰；
图7是AlMn85的衍射图，其中，主物相是Al0.43Mn0.47、单质锰。
本发明提出的锰铝合金与目前流行的锰元素添加剂相比较，其在铝合金材熔炼加工过程中锰的绝对吸收率和吸收速度更优，尤其是AlMn80，其吸收速度和吸收率表现最为突出。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上所述的锰铝合金的制备方法。
请参照图8，图8是本发明锰铝合金的制备方法较佳实施例的流程示意图。
如图8所示，本实施例中，该锰铝合金的制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，所述铝液的温度为700-800℃。
其中，该容器可以采用如图9所示的置于磁感应电炉内的坩埚3。该磁感应电炉包括有炉盖1、磁感应电炉外壳2、抽真空口5、测压力口6、通氩气口7、测温度口8，其中所述磁感应电炉外壳2为铝材料，置于所述磁感应电炉内的坩锅3的外周设置有铜磁感应线圈4(空心，内部通冷却水)，该坩锅3可以是碳化硅坩埚、石墨坩埚、粘土坩埚或者其它耐火材料，比如：石英砂、氧化镁、氧化铝等捣炉料锤打而形成的感应电炉用的盛取金属炉液的坩埚。
其中，该磁感应电炉的频率可以选用800～1200Hz。
在其他实施方式中，该容器也可以用真空电阻炉内衬不同材料的坩埚，亦可以用非真空的选择合适保护熔剂以隔绝空气的其它加热方式。
步骤S2，将金属锰原材料加入到700℃的熔融的铝液中，加炉盖、抽真空、通氩气、测温、测压，使感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌。
步骤S3，通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000～1500℃之间，例如1000℃、或者1250℃、或者1500℃，过程中金属铝和锰形成金属间的化合物，得到锰铝合金，合金化过程所需时间为30分钟至2小时之间。
其中，所述金属锰原材料可以为锰粉、或者锰片、或者锰粉和锰片的混合物。
其中，所述锰粉可选用30～300目粉末。
本实施例中，用石墨搅拌头搅拌的搅拌时间可以根据实际需求进行设定为30分钟至2小时，例如0.5小时、或者1.25小时、或者2小时。
可以理解的是，整个合金化过程时间需求一般性的控制在30分钟至2小时的范围，可以保证尽可能的使金属锰和铝形成金属间的化合物，从而得到合格的完全合金化的锰铝合金，避免少量的金属氧化物(氧化锰或氧化铝)产生。
步骤S4，合金化完成后，冷却至850℃以下，打开炉盖，取出锰铝合金。
此外，作为一种实施方式，所述步骤S4之后还可以包括：
将所述锰铝合金浇筑成不定形的块状、或者片状、或者以机械破碎方式加工成粉状，作为锰元素添加剂以计算量方式精确添加到铝合金材料的冶炼制备过程中。该锰铝合金可以是不定形状的块状的、片状的、粉状的，无论是块状的、片状的、粉状的产品，其规格都可以制定相应的标准加以限制。
该铝合金型材例如为3003铝合金板、3A21铝合金管、或者YX65-430铝镁锰金属屋面板等等。
本发明锰铝合金及其制备方法的有益效果是：相对于现有产品，采用本发明制备得到的锰铝合金中锰与铝充分完全合金化，这种完全合金化的锰铝合金与现有的用作生产铝材以增加铝材强度的锰添加剂比较，不再是铝粉和锰粉的物理混合物，也不再是锰粉和氟铝酸钾(俗称PAF)的物理混合物，这种锰铝合金作为铝材生产过程中金属锰的元素添加剂替换目前流行的锰添加剂(一类是金属锰粉与氟铝酸钾粉末按一定比例经物理均匀混合后通过压力方式压成的饼状物质，另一类是金属锰粉和金属铝粉经物理混合后通过压力方式压成的饼状物质)相比较具备以下四个重大优点：
1.解决了氟铝酸钾作为金属锰进入铝熔体与金属铝形成金属间化合物的助熔剂，在熔炼溶解过程完成后对环境造成的污染问题(氟的污染)；
2.解决了铝粉作为金属锰进入铝熔体与金属铝形成金属间化合物的发热剂(铝粉氧化过程产生的高热作用助熔锰的合金化)，在熔炼溶解完成后对铝合金熔体的污染问题(氧化铝夹杂)；
3.锰铝合金作为一种已经基本形成金属间化合物的锰元素添加剂，当其加入到铝熔体中后其在铝熔体中的作用是一种扩散和密集网状合金化金属间化合物的形成过程而不是先形成金属间化合物再实施扩散成网，所以在同等的锰剂添加冶炼时间内这一类锰铝合金作为锰元素的添加剂其生产的铝材强度质量和铝材的纯净度远高于上述第一种和第二种锰添加剂所生产的铝材质量；
4.锰铝合金与锰添加剂(锰粉与PAF、锰粉与铝粉所形成的经压力加工的物理混合物)比较，其在铝冶炼添加过程中金属锰的绝对吸收率和吸收速度更优。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种锰铝合金的制备方法，其特征在于，所述锰铝合金由金属铝和锰组成，所述锰铝合金按重百分比包括锰占比80％，余量为铝；
所述方法包括以下步骤：
步骤S1，将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，所述铝液的温度为700℃；所述容器为置于磁感应电炉中的坩锅；所述磁感应电炉的频率为800～1200Hz；
步骤S2，将金属锰原材料加入到熔融的700℃的铝液中，加炉盖、抽真空、通氩气、测温、测压，使得磁感应电炉内部处于正压状态；或者，使用保护熔剂隔绝空气；然后使用石墨搅拌头搅拌30分钟至2小时；所述金属锰原材料为30～300目的锰粉；
步骤S3，通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000~1500℃之间，过程中金属铝和锰形成金属间的化合物，合金化过程所需时间为30分钟至2小时之间；
步骤S4，合金化完成后，冷却至850℃以下，打开炉盖，取出锰铝合金；将所述锰铝合金浇筑成不定形的块状、或者片状，作为锰元素添加剂以计算量方式精确添加到铝合金材料的冶炼制备过程中。
2.一种由权利要求1所述制备方法所制得的锰铝合金。
3.根据权利要求2所述的锰铝合金，其特征在于，所述锰铝合金按重量百分比包括锰占比80%，余量为铝。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047967.0A CN111235445B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 锰铝合金及其制备方法 |
| EP20914305.6A EP4092148A4 (en) | 2020-01-16 | 2020-05-28 | Manganese aluminum alloy and preparation method therefor |
| PCT/CN2020/092953 WO2021143013A1 (zh) | 2020-01-16 | 2020-05-28 | 锰铝合金及其制备方法 |
| US17/793,416 US20230043273A1 (en) | 2020-01-16 | 2020-05-28 | Manganese aluminum alloy and preparation method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047967.0A CN111235445B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 锰铝合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111235445A CN111235445A (zh) | 2020-06-05 |
| CN111235445B true CN111235445B (zh) | 2021-09-21 |
Family
ID=70872693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010047967.0A Active CN111235445B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 锰铝合金及其制备方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230043273A1 (zh) |
| EP (1) | EP4092148A4 (zh) |
| CN (1) | CN111235445B (zh) |
| WO (1) | WO2021143013A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114985745B (zh) * | 2022-06-01 | 2024-09-17 | 安徽工业大学 | 一种铝锰金属间化合物、制备方法及其应用 |
| CN115369273A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-22 | 安徽军明机械制造有限公司 | 一种耐腐蚀铝锰合金桥架的生产工艺 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5061698A (zh) * | 1973-10-03 | 1975-05-27 | ||
| US4171215A (en) * | 1978-07-03 | 1979-10-16 | Foote Mineral Company | Alloying addition for alloying manganese to aluminum |
| US4342608A (en) * | 1980-04-21 | 1982-08-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mn-Al Permanent magnets and their manufacture |
| EE05521B1 (et) * | 2007-12-14 | 2012-02-15 | Mihhail@Terehhov | Alumiiniumip hine ligatuur metallisulamite mangaaniga legeerimiseks selle saamise meetod ja selle kasutamine |
| CN101481766B (zh) * | 2008-12-08 | 2012-01-18 | 清华大学 | Mn-Al中间合金及其制备方法和用途 |
| CN101509087A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-08-19 | 毕祥玉 | 一种铝锰中间合金及其制备方法 |
| CN103409669B (zh) * | 2013-08-13 | 2015-07-29 | 桂林电子科技大学 | MnAl合金磁性吸波材料及其制备方法 |
| CN105695840A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-06-22 | 桂林电子科技大学 | 一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用 |
| CN110241342B (zh) * | 2019-07-23 | 2023-04-07 | 四川兰德高科技产业有限公司 | 一种高锰含量铝锰中间合金及其制备方法 |
-
2020
- 2020-01-16 CN CN202010047967.0A patent/CN111235445B/zh active Active
- 2020-05-28 WO PCT/CN2020/092953 patent/WO2021143013A1/zh unknown
- 2020-05-28 EP EP20914305.6A patent/EP4092148A4/en not_active Withdrawn
- 2020-05-28 US US17/793,416 patent/US20230043273A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4092148A1 (en) | 2022-11-23 |
| WO2021143013A1 (zh) | 2021-07-22 |
| CN111235445A (zh) | 2020-06-05 |
| EP4092148A4 (en) | 2023-06-28 |
| US20230043273A1 (en) | 2023-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111455279A (zh) | 铁铝合金及其制备方法 | |
| CN110714156B (zh) | 一种轻质高强耐蚀高熵合金及其制备方法 | |
| CN111235445B (zh) | 锰铝合金及其制备方法 | |
| CN110592453B (zh) | 低氧含量钒铝合金的生产方法 | |
| CN104141024A (zh) | 一种生产高纯度纯铁的方法 | |
| CN106435235A (zh) | 一种耐热电工圆铝杆的制备方法 | |
| CN106521265B (zh) | 5086铝合金扁锭的制造工艺 | |
| CN101928845A (zh) | 含锂的合金材料制造方法 | |
| CN101850478A (zh) | 快速焊接修复大型灰铸铁件缺陷的焊接材料及修复方法 | |
| CN105420524B (zh) | 一种使用k417g及dz417g合金返回料制备k424铸造高温合金的方法 | |
| CN108950273B (zh) | 一种中间合金及其制备方法和应用 | |
| CN112410573B (zh) | 用于冶炼含Ce的Fe-Ni软磁合金的渣系及其使用方法 | |
| CN102069174A (zh) | 一种离心电渣熔铸双基复合轧辊的生产方法 | |
| CN112593127A (zh) | 一种铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN112481526A (zh) | 铝硅合金棒的生产方法 | |
| CN102839292A (zh) | 用于铝硅镇静钢脱氧的超低钛超低碳高硅铝铁合金及其制备方法 | |
| WO2021169073A1 (zh) | 硅铝合金及其制备方法 | |
| CN101338381A (zh) | 一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法 | |
| CN110144501A (zh) | 一种长效变质的高硅铝合金及其变质工艺 | |
| CN114134356A (zh) | 一种锌合金生产工艺 | |
| CN114058863A (zh) | 一种铝/钢电渣重熔复合方法 | |
| RU2521930C1 (ru) | Шихта и электропечной алюминотермический способ получения ферробора с ее использованием | |
| CN102011003B (zh) | 一种钴基钴硼中间合金及其制备方法 | |
| CN115717203B (zh) | 铝合金铸锭制备方法 | |
| CN118639055A (zh) | 一种高温合金用镍硼铝中间合金及其制备方法 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220824 Address after: 471999 Shangcheng Sub-district Office, Yanshi City, Luoyang City, Henan Province (Southeast corner of the intersection of Dufu Avenue and China Merchants Avenue) Patentee after: Xinxing Light Alloy Material (Luoyang) Co.,Ltd. Address before: Building A, Xinxing Factory, High-tech Industrial Park, Gongming Town, Guangming Road, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518000 Patentee before: SHENZHEN SUNXING LIGHT ALLOYS MATERIALS Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230731 Address after: Building A, Xinxing Factory Area, High tech Industrial Park, Gongming Town, Sightseeing Road, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518107 Patentee after: SHENZHEN SUNXING LIGHT ALLOYS MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 471999 Shangcheng Sub-district Office, Yanshi City, Luoyang City, Henan Province (Southeast corner of the intersection of Dufu Avenue and China Merchants Avenue) Patentee before: Xinxing Light Alloy Material (Luoyang) Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Xuemin Inventor after: Davos Ronald ray Inventor after: Yu Yueming Inventor before: Chen Xuemin Inventor before: Davos Ronald ray Inventor before: Yu Yueming Inventor before: Wang Qingchao |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |