一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法技术

本发明专利技术提供了一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，包括以下步骤：S1、将纯铝熔化后，加入环保精炼剂，进行一级精炼；然后加入主合金化元素1，细化合金元素和微合金化元素；S2、步骤S1处理后，利用氩气旋转喷吹，进行二级精炼；S3、步骤S2处理后，加入主合金化元素2，然后利用氩气旋转喷吹与环保精炼剂联合使用，进行三级精炼。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：获得的低锂含量变形铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少，Li元素烧损率降低，熔炼成本降低，力学性能提高，为低锂含量变形铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。

A Refining Method of Wrought Al-Li Alloy with Low Lithium Content

The invention provides a refining method for wrought Al-Li alloy with low lithium content, which includes the following steps: S1, melting pure aluminium, adding environmental protection refining agent, carrying out primary refining; then adding main alloying element 1 to refine alloy elements and micro-alloying elements; after treatment of S2 and X, secondary refining is carried out by means of argon cyclone blowing; after treatment of S3 and D2, adding main alloying element 1; The alloying element 2 is then combined with environmental protection refining agent by argon cyclone injection to carry out three-stage refining. Compared with the existing technology, the invention has the following beneficial effects: the hydrogen content and slag content of the wrought Al-Li alloy with low lithium content are greatly reduced, the burning loss rate of Li element is reduced, the smelting cost is reduced, and the mechanical properties are improved, which provides technical support for the development and practical application of wrought Al-Li alloy with low lithium content.

【技术实现步骤摘要】
一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法
本专利技术属于铝合金精炼
，涉及一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，具体涉及一种对低锂含量变形铝锂合金进行三级联合精炼的精炼工艺。使用本精炼工艺大幅度降低了铝锂合金熔体的含气量和含渣量，降低了Li元素的烧损率，获得的合金性能优异，使用的新型环保精炼剂安全环保，从而为低锂含量变形铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。
技术介绍
铝锂合金材料是一种先进的轻量化结构材料，近年来在航空航天材料中发展尤为迅速，具有密度低、比强度和比刚度高、弹性模量高、疲劳裂纹扩展速率低、低温性能较好、良好的耐腐蚀性和卓越的超塑成形性能等诸多优异的性能。铝锂合金与普通铝合金相比，由于含有Li元素，在高温熔炼过程中更容易吸气，氧化，产生的氢气孔和夹渣会严重损害铝锂合金的性能。在专利公开号为CN105925826A李翔光等人专利技术的一种铝合金精炼技术里，介绍了包括惰性气体除空气、一级精炼、二级精炼和降低至常温步骤等方法，可以对普通铝合金进行除气和除渣。但由于他精炼处理的铝合金并不含有Li元素，此方法并不能有效的对低锂含量变形铝锂合金进行除气、除渣，并且会使Li元素的烧损率较高，提高了熔炼成本，同时他所使用的精炼剂含有六氯乙烷等成分，会在精炼过程中释放有毒气体，对工作人员的安全健康产生不利影响。本专利技术所介绍三级联合精炼工艺，针对不同温度与合金成分的熔体进行分级精炼，极大的提高了除气、除渣效率，有效的保护了合金中的Li元素，降低了Li的烧损率，并且使用的新型环保精炼剂安全环保，能替代传统氯化物精炼剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提升低锂含量变形铝锂合金的精炼效果，提高熔体纯净度。针对低锂含量变形铝锂合金开发新型三级联合精炼工艺，提供一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，获得的低锂含量变形铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少，Li元素烧损率降低，熔炼成本降低，力学性能提高，使用的新型环保精炼剂安全环保，为低锂含量变形铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。本专利技术考虑在低锂含量变形铝锂合金的熔炼制备过程中，铝熔体中氢溶解度随温度升高而增大，加入Zr或者Sc元素之前熔体温度最高约为810～820℃，此时极易发生吸氢现象，在此温度下加入环保精炼剂进行一级精炼，一方面操作简单方便，另一方面能首次降低熔体内部含氢量与含渣量。一级精炼结束后再依次加入细化合金元素和微合金化元素，由于保温时间较长，吸氢比较严重，因此在温度范围为730～740℃时，且在加入主合金化元素之前使用氩气旋转喷吹进行二级精炼，来进一步提高熔体纯净度，降低含氢量与含渣量，单独使用氩气旋转喷吹精炼能保证熔体温度稳定，并能有效除气除渣。二级精炼后在720～730℃加入主合金元素，熔体处于极易氧化的状态，此时再进行三级精炼，使用氩气旋转喷吹与精炼剂联合精炼，氩气与精炼剂都能有除气除渣效果，联合使用后氩气旋转喷吹更是能起到搅拌熔体的作用，使得精炼剂与熔体反应更加充分，进一步提升了除气除渣效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，包括以下步骤：S1、将纯铝熔化后，加入环保精炼剂，进行一级精炼；然后加入主合金化元素1，细化合金元素和微合金化元素；S2、步骤S1处理后，利用氩气旋转喷吹，进行二级精炼；S3、步骤S2处理后，加入主合金化元素2，然后利用氩气旋转喷吹与环保精炼剂联合使用，进行三级精炼。优选地，所述低锂含量变形铝锂合金包括以下质量百分含量的各元素：主合金化元素的含量为1～10％，微合金化元素的含量为0.1～2.5％，细化合金元素的含量为0.02～0.5％，余量为铝和不可避免的杂质元素；其中所述杂质元素的总含量不超过0.15％。优选地，所述主合金化元素1为铜和锌中的至少一种，所述主合金化元素2为锂，所述微合金化元素包括镁、锰、银中的至少一种，所述细化合金元素包括锆、钪中的一种或两种。更优选地，所述锂含量占合金总量的0.5-2％。所述Li元素含量过高时会使熔体容易吸气氧化，导致精炼难度增加。优选地，步骤S1中，所述环保精炼剂的使用量为熔体总重量的0.5～1.0％；所述环保精炼剂包括以下重量百分含量的各组分：KCl30～35％、NaCl40～45％、Mg2N38～16％、CaF25～10％、Na3AlF610～15％、稀土0.2％～0.5％。优选地，步骤S1中，所述一级精炼的温度为810～820℃。优选地，步骤S2中，所述喷头转速为250～400rpm，氩气流量为10～25L/min，喷吹时间为10～25min。所述转速、流量或时间过低会降低精炼质量，除气除渣效果不好；过高则会使熔体表面翻腾剧烈，容易发生卷气，起氧化等现象影响熔体质量。优选地，步骤S2中，所述二级精炼的温度为730～740℃。优选地，步骤S3中，所述氩气转速为250～400rpm，氩气流量为10～25L/min，喷吹时间为10～15min；所述环保精炼剂使用量为熔体总重量的0.5～1.0％。优选地，步骤S3中，所述三级精炼的温度为720～730℃。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过对低锂含量变形铝锂合金进行三级联合精炼，获得的低锂含量变形铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少，Li元素烧损率降低，熔炼成本降低，力学性能提高，为低锂含量变形铝锂合金的开发和实际应用提供了技术支持。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1中合金的铸态组织50X金相照片，无明显气孔与夹渣；图2为实施例2中合金的铸态组织50X金相照片，无明显气孔与夹渣；图3为实施例3中合金的铸态组织50X金相照片，无明显气孔与夹渣；图4为实施例4中合金的铸态组织50X金相照片，无明显气孔与夹渣；图5为实施例5中合金的铸态组织50X金相照片，无明显气孔与夹渣；图6为对比例1中合金的铸态组织50X金相照片，气孔明显，尺寸较大；图7为对比例2中合金的铸态组织50X金相照片，气孔明显，尺寸较大；图8为对比例3中合金的铸态组织50X金相照片，气孔明显，尺寸较大；图9为本专利技术的熔炼及三级联合精炼流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例提供了一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，流程如图9所示，包括以下步骤：按照成分及重量百分比为Li0.5％，Cu2.0％，Zn0.2％，Ag0.1％，Zr0.02％的合金进行配料，先将纯铝及所需中间合金预热到180℃～200℃，然后将纯铝放入石墨坩埚中熔化。铝锭熔化后，温度为810℃时，加入环保精炼剂(KCl30～35％、NaCl40～45％、Mg2N38～16％、CaF25～10％、Na3AlF610～15％、稀土0.2％～0.5％)进行一级精炼，精炼剂使用量为熔体总重量的0.5％。780℃～750℃之间依次加入Zr,Cu,Zn,Ag，温度为730℃时，利用氩气旋转喷吹设备进行二级精炼，喷头转速250r/min,气体流量10L/min,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将纯铝熔化后，加入环保精炼剂，进行一级精炼；然后加入主合金化元素1，细化合金元素和微合金化元素；S2、步骤S1处理后，利用氩气旋转喷吹，进行二级精炼；S3、步骤S2处理后，加入主合金化元素2，然后利用氩气旋转喷吹与环保精炼剂联合使用，进行三级精炼。

【技术特征摘要】
1.一种低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将纯铝熔化后，加入环保精炼剂，进行一级精炼；然后加入主合金化元素1，细化合金元素和微合金化元素；S2、步骤S1处理后，利用氩气旋转喷吹，进行二级精炼；S3、步骤S2处理后，加入主合金化元素2，然后利用氩气旋转喷吹与环保精炼剂联合使用，进行三级精炼。2.如权利要求1所述的低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，其特征在于，所述低锂含量变形铝锂合金包括以下质量百分含量的各元素：主合金化元素的含量为1～10％，微合金化元素的含量为0.1～2.5％，细化合金元素的含量为0.02～0.5％，余量为铝和不可避免的杂质元素；其中所述杂质元素的总含量不超过0.15％。3.如权利要求1或2所述的低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，其特征在于，所述主合金化元素1为铜和锌中的至少一种，所述主合金化元素2为锂，所述微合金化元素包括镁、锰、银中的至少一种，所述细化合金元素包括锆、钪中的一种或两种。4.如权利要求1所述的低锂含量变形铝锂合金的精炼方法，其特征在于，步骤S1中，所述环保精炼剂的使用量为熔体总重...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣冕，张亮，吴国华，刘文才，孙江伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31