铝-钪合金的生产制造技术

一种由铝和氯化钪生产铝-钪系合金的方法，该方法还生产氯化铝作为副产物，并且包括在反应区中存在铝且有利于生产铝-钪系合金的反应条件下还原氯化钪的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广泛地设及由侣和氯化筑生产侣-筑系合金的方法。 阳00引专利技术背景 筑（Sc)金属的主要应用是在许多用于航空部件和奢侈品及高性能运动器材的侣 (A1)合金中作为次要的合金化添加剂。尽管筑的成本很高，但其在A1合金中的应用领域却 越来越引人关注，运是因为当对运些合金添加筑时其会诱导产生引人瞩目的特性。在航空 工业中使用M-Sc合金受到特别关注，因为Sc的添加改善了A1合金的可焊性。运可使得 当将运类合金用作航空应用中的外壳部件时能够通过焊接而非目前所采用的较昂贵的馴 接技术来进行接合。然而，扩大目前有限的M-Sc合金市场取决于降低筑的成本并建立起 安全可靠的生产及加工路线。 A^Sc合金含有与A1基质粘结的细AlsSc沉淀物。AlsSc沉淀物往往会影响若干 种合金特性，包括强度、可焊性和再结晶行为。通过对A1合金添加Sc可W获得=种主要效 果：（i)铸造或焊接期间在受热影响的区域中晶粒细化，（ii)自AlsSc颗粒的沉淀硬化，和 (iii)自AlsSc分散胶体的晶粒结构控制。对A1添加Sc通过在受热影响的焊接区减少再 结晶并限制过度晶粒生长而改善其可焊性。另外，已表明AlsSc细分散体的存在除了提供 优良的疲劳性质外还提高粗晶粒的二元A1合金的强度和抗蠕变性，而所得到的合金适合 进行冷锻造、热锻造或采用真空模铸法进行铸造。 阳0化]添加一些其它金属与Sc相组合可放大Sc对A1合金的有利影响；例如，由于Al3(Sc，Zr)分散胶体的壳结构原因，已知使用错-筑添加剂是特别有效的。已知错狂r)通 过WZr替换ScW形成AI3(Scux>;Zrx)沉淀物而提高Al-Sc合金的强度和耐再结晶性，所述 沉淀物相比于AlsSc具有降低的粗化动力学。已表明同时添加Sc和Zr协同促进比单独添 加Sc或Zr所产生的强度高得多。然而，目前生产M-Sc合金的技术已面临诸多困难。使 Sc金属直接与侣烙体合金化是缓慢的，并且可能需要延长的时间W溶解体相Sc金属或Sc 母合金块，除非将烙体加热到超过115(TC。此外，运种方法需要追加生产高纯Sc金属的成 本。最常用的筑纯化方法始于生产筑面化物（例如氯化筑），然后将其转化成氧化物，并且 然后转化成金属。 对A1添加Sc的另一种方法设及直接在A1烙体中还原高纯氧化筑W生产Al-Sc 锭。 可取的是生产优选为粉末形式的Al-Sc系合金及母合金的方法成本较低。如果运 种方法能够形成采用目前构成元素不能化学相容的烙体路线无法获得的化合物，则其是特 别有用的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了由侣和氯化筑生产侣-筑系合金的方法，所述方 法还生产氯化侣作为副产物，并且包括在反应区中存在侣且有利于生产侣-筑系合金的反 应条件下还原氯化筑的步骤。 根据本专利技术的另一实施方案，提供了由侣和含筑材料生产侣-筑系合金的方法， 所述方法包括在侣存在下在反应区中且有利于生产侣-筑系合金的反应条件下降低来自 含筑材料的筑的氧化态。 在一些实施方案中，有利于生产侣-筑系合金的反应条件包括在产生氯化侣时将 其至少一些从反应区中移除。 在一些实施方案中，有利于生产侣-筑系合金的反应条件包括在反应区中稀释氯 化侣。 在一种形式中，所述方法包括在高达1000°C的溫度下加热氯化筑和侣的混合物并 从反应区中移除至少一些氯化侣。在一种形式中，移除氯化侣设及保持反应区中降低的氯 化侣分压。 也可W通过在反应区中稀释氯化侣而有利于还原反应。在一种形式中，稀释氯化 侣设及保持反应区中降低的氯化侣分压。 在其它实施方案中，可W通过使气体（优选惰性气体）流过反应区的方式在反应 区中移除和/或稀释氯化侣。 可W侣金属或W侣合金或化合物的形式对反应区提供A1。 在所述方法中与氯化筑一起使用的A1的量取决于要生产的所需M-Sc合金，并 且在一个优选的形式中对应于将送到反应区的所有可还原物质（包括氯化筑及任何其它 可还原的合金化添加剂）还原到它们的元素金属基态所需的化学计量的量加上要生产的 A^Sc合金中A1的所需浓度。 在另一种形式中，在所述方法中与氯化筑一起使用的A1的量对应于将送到反 应区的所有可还原物质还原到它们的元素金属基态所需的A1量的100原子（at) %与 lOOOOat% 之间。 阳01引在一些实施方案中，反应条件包括160°C、优选200°C的最低溫度。 在一些实施方案中，反应条件包括至少具有至少600°C、优选至少700°C的溫度的 反应区段。 在一些实施方案中，反应条件包括介于600°C与1000°C之间的最高溫度。 在一些实施方案中，所述方法还包括在还原步骤之前将包含氯化筑和侣及任选其 它合金化添加剂的反应物预加热（如）到至少160°c。 在一些实施方案中，将反应物预加热到低于反应区中的最低溫度的溫度。 在一些实施方案中，反应区具有第一段和第二段，前者中的反应条件包括 600-900°C的溫度，后者中的反应条件包括600-1000°C的溫度。 在一些实施方案中，第二段处于比第一段高的溫度。 阳0巧]在一些实施方案中，反应条件包括1己W下、优选200毫己W下、优选100毫己W下、优选10毫己W下、更优选0. 01毫己左右的压力。 阳0%] 在一些实施方案中，反应条件包括500毫己W下、优选200毫己W下、优选100毫 己W下、优选10毫己W下、更优选0. 01毫己左右的氯化侣分压。 在一些实施方案中，所述方法包括使用抽吸或真空累将反应条件压力施加于反应 区。 在一些实施方案中，W固体颗粒的形式对反应区提供氯化筑和侣。 在一些实施方案中，提供在一个维度上的平均粒度小于50微米的氯化筑和侣。 在一些实施方案中，所述方法包括制备氯化筑和侣的混合物，之后将该混合物送 到反应区。 在一些实施方案中，通过混合生产侣-筑系合金所需的化学计量的量或接近该量 的氯化筑和侣来制备该混合物。 在一些实施方案中，所述方法包括将氯化筑和/或侣研磨到在一个维度上的平均 粒度小于50微米。 在一些实施方案中，将氯化筑和侣一起研磨。 在一些实施方案中，在氯化侣的存在下研磨氯化筑和/或侣。 在一些实施方案中，产生的侣-筑系合金为固体颗粒。 在一些实施方案中，所述方法包括移动固体在第一方向上通过反应区并且移动气 体在第二方向上通过反应区。 在一些实施方案中，第二方向与第一方向相反。 在一些实施方案中，所述方法包括添加用于侣-筑系合金的其它合金化元素到反 应区。 在一些实施方案中，可W在还原步骤之前对氯化筑和侣添加其它合金化添加剂， 包括周期表中的任何金属、半金属或非金属元素，W提供其它合金化元素。单独的其它合金 化元素在Al-Sc系合金中的浓度优选不到几个重量％。 在一些实施方案中，W与侣的合金和/或W部分与侣的化合物的形式对反应区提 供一种或多种其它合金化元素。 在一些实施方案中，所述方法包括使侣与一种或多种其它合金化元素反应和/或 合金化，之后将其与氯化筑混合。 在一些实施方案中，其它合金化元素可包括错、娃、棚或铜中的任一种或多种。 在一些实施方案中，反应区位于反应器中，反应器具有反应物入口、产物出口和气 体出口，所述方法包括通过反应物入口将氯化筑和侣送到反应器并通过产物出口从反应器 中输出侣-筑系合金。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由铝和氯化钪生产铝‑钪系合金的方法，所述方法还生产氯化铝作为副产物，并且包括在反应区中存在铝且有利于生产铝‑钪系合金的反应条件下还原氯化钪的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·海达尔，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU