[发明专利]一种高能超声制备铝-镧中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备铝-镧中间合金的方法，尤其涉及一种高能超声制备铝-镧中间合金的方法。

背景技术

稀土在铝合金及其它合金中多以微量元素加入，由于稀土具有很高的化学活性，且熔点较高，高温下易氧化和烧损，所以给稀土多以中间合金的形式加入。在长期的研究中，人们不断探索铝稀土中间合金的制备方法，目前制备铝稀土中间合金的生产方法主要有以下3种。

1、混熔法

混熔法亦称对掺法。是将稀土或混合稀土金属按比例加到高温铝液中，制得中间合金或应用合金。本法的优点是使用简单方便，合金成分含量稳定。缺点是稀土金属在铝液中容易局部过浓，容易发生包晶反应，产生夹杂物，稀土烧损大。 另外，由于稀土熔点很高，制取工艺复杂，成本高。

2、融盐电解法

融盐电解法在中国发展比较快，是中国首创。它是在电解铝时，向工业铝电解槽中加入稀土氧化物、稀土氯化物或稀土氟化物，同氧化铝一起电解，以制取稀土-铝中间合金。但是有于电解过程中产生一些有害气体气，严重污染环境以及操作人员健康，除此之外，合金成分难以控制，波动范围较大。

3、铝热还原法

稀土铝合金也可用铝热还原法来制取，用铝直接在大气压下还原稀土氧化物为稀土金属从热力学上看是不可能的。但是若在过程中设法使稀土改变成铝-稀土合金状态，并使RE₂O₃和生成的反应产物Al₂O₃溶解于低熔点的化合物熔体中，则因还原条件发生变化，还原反应有可能顺利进行。基于这一原理，在生产中曾经实践过多种铝热还原制取稀土铝合金的方案。但是热还原温度很高，反应产生的渣与稀土分离困难。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高能超声制备铝-镧中间合金的方法，该方法杂质含量少，成分均匀，含量稳定，成本低，对环境无污染且符合实用的铝-镧中间合金的制备。

本发明是这样来实现的，方法步骤为：首先将块状稀土镧压入到温度为725℃～745℃的纯铝熔体中，稀土镧含量为占总重量的9~11%，保温20～30分钟，然后用高能超声对上述熔体进行处理，时间为20～30分钟，超声输出功率为400～800w，处理完毕后，将熔体加热到780～790℃并进行二次高能超声处理，时间为8～10分钟，超声输出功率为400～800w，最后，将熔体温度调整到720～730℃，精炼除气，扒渣后，快速激冷。

本发明的技术效果是：1、由于合金成分为共晶成分，所以采用的熔炼温度较低，可以有效避免稀土烧损，降低能耗。2、合金熔炼采用的是纯铝和纯稀土镧，所以不会产生有害气体。3、通过高能超声处理，能有效保证合金成分的均匀性，防止偏析。

附图说明

图1为本发明Al-10%La中间合金金相组织图。

具体实施方式

实例1

将50g块状稀土镧加入到温度为735℃的450g纯铝熔体中，然后保温30分钟。用高能超声对高温熔体进行处理，时间为20分钟，超声功率为600w。将熔体温度提升到780℃，对熔体进行二次高能超声处理，时间为10分钟,超声功率600w。将熔体温度调整到730℃，精炼除气，扒渣后，快速激冷。

实例2

将50g块状稀土镧加入到温度为735℃的450g纯铝熔体中，然后保温30分钟。用高能超声对高温熔体进行处理，时间为20分钟，超声功率为400w。将熔体温度提升到780℃，对熔体进行二次高能超声处理，时间为10分钟，超声功率为400w。将熔体温度调整到730℃，精炼除气，扒渣后，快速激冷。

如附图1所示，为实施实例1条件下获得的Al-La中间合金组织。从图中可以看出由于超声波的声空化和声流化效应对熔体的搅拌，分散作用，Al-La共晶组织分布均匀，没有氧化夹杂和成分偏析现象。

综上所述，采用本发明的方法得到的Al-La中间合金的组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，而且工艺简单，安全可靠，操作方便，无环境污染。