一种高纯铝基中间合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯铝基中间合金的制备方法，属于金属材料技术领域。该方法包括：S1、原料准备：以铝基中间合金作为制备原料，原料中主合金元素的平衡分配系数K0＞1；S2、熔化控温：将铝基中间合金熔化并保温，熔化和保温温度为该铝基中间合金液相线以上40

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铝基中间合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种高纯铝基中间合金的制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天、电子信息、量子技术的发展，对于铝合金的品质提出了更高要求，中间合金作为高品质铝合金制备的重要原料必不可少，对铝合金组织性能有着至关重要的影响。因此，开发高纯度中间合金对于高品质铝合金的开发有着重要的现实意义。
[0003]专利CN201010615403.9公布了一种高纯铝钛中间合金的制备方法，原料采用含钛量不小于75％的钛剂和Al99.99以上等级的高纯铝液，利用氩气或氮气将精炼剂喷入熔体中进行精炼除渣，制备出的高纯铝钛中间合金，钛含量为4.8
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5.1％，各杂质元素含量均≤0.03％。从实施例可以发现，除了主合金元素外，铝基体纯度从Al99.99降低至Al99.9。
[0004]专利CN201110080517.2公开了一种高纯铝钒中间合金的制备方法，原料采用钒含量不小于50％的铝钒合金和Al99.99以上等级的高纯铝液，利用氩气或氮气将精炼剂喷入熔体中进行精炼除渣，制备出的高纯铝钒中间合金，主元素钒含量为3.9
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4.1％，各杂质元素含量均≤0.03％。与专利CN201010615403.9类似，虽然制备的高纯铝钒合金满足HB 5371
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2014成分要求，但是所用原料为Al99.99高纯铝液，所制备的高纯铝钒合金除了主元素钒外，同样铝基体纯度从Al99.99降低至Al99.9。
[0005]专利CN201210201525.2公开了一种高含量铝基中间合金生产方法，利用元素之间的密度差，将合金元素浓度≥0.5wt％，且密度大于铝的低含量铝合金熔化并保温，在固相线以上20
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120℃通过1
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3h的静置分离，进行高含量铝基中间合金熔体和高纯度铝合金熔体浇铸，实现高含量铝基中间合金的制备。该方法往往需要多次静置分离才能得到高含量的铝基中间合金，且每次静置时间接近3h，耗时长；由于高含量铝基中间合金熔体和高纯度铝合金熔体是由于密度差实现分层，在分层界面附近成分差异大，且浇筑过程中不易很好区分。
[0006]通过分析现有技术发现，目前所制备的高纯中间合金所采用手段：一方面使用纯度等级很高的原料来制备，另一方面是利用金属元素密度差来实现，二者所制备的中间合金纯度与原料熔化后的铝液纯度处于同一等级，没有提升空间；换言之，已有的制备技术条件下，高纯铝基中间合金纯度水平取决于铝液原料纯度等级。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种高纯铝基中间合金的制备方法，在保证铝基合金主元素占比同时，获得比熔融铝液纯度更高的铝基中间合金；以解决制备高纯铝基中间合金纯度无法进一步提升的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种高纯铝基中间合金的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0010]S1、原料准备：以铝基中间合金作为制备原料，原料中主合金元素的平衡分配系数
K0＞1；
[0011]S2、熔化控温：将铝基中间合金熔化并保温，熔化和保温温度为该铝基中间合金液相线以上40
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370℃，保温时间10
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30min；
[0012]S3、偏析提纯：达到保温时间后，对所得铝合金熔液进行偏析处理，即得到所述高纯铝基中间合金。
[0013]上述步骤S1中，所述铝基中间合金为Al
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Ti合金、Al
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V合金、Al
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Zr合金、Al
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Cr合金、Al
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Mo合金、Al
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Nb合金、Al
‑
Hf合金中的任意一种。
[0014]上述步骤S2中，所述熔化温度优选为该铝基中间合金液相线以上90
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390℃，保温温度优选为该铝基中间合金液相线以上40
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90℃。
[0015]上述步骤S3中，所述偏析是指将带有旋转和冷却功能的偏析结晶管伸入铝合金熔液中，铝液不断向结晶管表面凝固堆积，形成高纯铝基合金偏析锭。
[0016]上述步骤S3偏析处理过程中，所述结晶管内通入气体进行冷却，气体温度为20
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38℃，气体流量为400
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600NL/min；所述结晶管旋转速度为60
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120rpm。
[0017]上述步骤S3中，所述偏析处理达到偏析时间后，将结晶管从铝液中吊出，取下结晶管下端的偏析锭，去除端部氧化层，最终获得高纯铝基中间合金。
[0018]本专利技术方法制备的高纯铝基中间合金相比于铝基中间合金原料，主合金元素占比增加，杂质元素占比降低，单个杂质元素含量均小于0.01wt.％。
[0019]本专利技术设计原理及有益效果如下：
[0020]1、本专利技术是利用杂质元素(K0<1)在凝固过程中的含量远低于熔体中的含量，并有针对性选择主合金元素(K0>1)，采用偏析技术来实现主合金元素占比的增加和杂质元素占比的锐减，以此获得高纯铝基中间合金；与现有技术相比，纯度指标明显提升，成本优势显著，对于高品质铝合金制备具有重要意义。
[0021]2、采用本专利技术方法，分别以AlTi5和ALV4铝基中间合金为原料，通过偏析制备的高纯铝钛中间合金和高纯铝钒中间合金，其Ti元素和V元素占比分别增加至5.08％和4.51％，杂质元素剔除率均在80％以上，单个杂质元素含量均小于0.01％。本专利技术是一种低能耗、短流程、高效率、低成本的高纯铝基中间合金制备方法。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以便更好的理解本专利技术。本实施例是以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0023]实施例1
[0024]本实施例为高纯铝基中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0025]S1.原料准备：
[0026]所述原料为铝钛中间合金锭，化学成分见表1。
[0027]表1铝钛中间合金化学成分(wt.％)
[0028][0029][0030]S2.熔化温控：
[0031]合金熔化在真空感应熔炼炉中进行，采用800Kg高纯石墨坩埚；
[0032]将喷涂好高纯氧化铝的高纯石墨坩埚进行预热处理，预热温度控制在600
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720℃；预热时间30
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60min；然后将铝钛中间合金锭装入预热后的高纯石墨坩埚进行感应加热，加热温度1020℃；熔化后，进行保温，保温温度720℃；保温时间15min。
[0033]S3.偏析制备：
[0034]将带有旋转和冷却功能的偏析结晶管伸入铝合金熔液中，合金熔液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯铝基中间合金的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、原料准备：以铝基中间合金作为制备原料，原料中主合金元素的平衡分配系数K0＞1；S2、熔化控温：将铝基中间合金熔化并保温，熔化和保温温度为该铝基中间合金液相线以上40
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370℃，保温时间10
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30min；S3、偏析提纯：达到保温时间后，对所得铝合金熔液进行偏析处理，即得到所述高纯铝基中间合金。2.根据权利要求1所述的高纯铝基中间合金的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述铝基中间合金为Al
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Ti合金、Al
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V合金、Al
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Zr合金、Al
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Cr合金、Al
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Mo合金、Al
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Nb合金、Al
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Hf合金中的任意一种。3.根据权利要求1所述的高纯铝基中间合金的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述熔化温度为该铝基中间合金液相线以上90
‑
390℃，保温温度为该铝基中间合金液相线以上40<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，陈长科，徐亚军，马小红，
申请(专利权)人：新疆众和股份有限公司，
类型：发明
国别省市：