[发明专利]一种用高能超声制备铝钐中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备铝钐中间合金的方法，尤其涉及一种用高能超声制备铝钐中间合金的方法。

背景技术

稀土在铝合金及其它合金中多以微量元素加入，由于稀土元素具有很高的化学活性，且熔点较高，高温下易氧化和烧损。为了提高铝合金中稀土元素成分的精确性，使其能在较低的熔炼温度的情况下溶入到铝合金中，所以在铝合金中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，目前制备稀土铝合金的生产方法大致概括有以下两种：

直接熔合法：是将稀土或混合稀土金属按一定比例加入到高温铝液中，制得中间合金。其特点是操作方便，合金成分含量稳定。缺点就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分过浓、分散不均匀等缺陷。

熔盐电解法：在电解炉内，以氯化钾、稀土氧化物和稀土氯化物等作为电解质，在铝液中电解制得铝-稀土中间合金。在工业铝电解槽中直接加入稀土化合物，通过电解制得铝-稀土中间合金。其优点是电流效率高，工艺简单，稀土回收率高。但是在电解过程中会产生有毒气体，污染环境，危害人体健康。除此之外，合金成分难以控制，波动范围较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用高能超声制备铝钐中间合金的方法，采用本发明得到的铝钐中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损。

本发明是这样来实现的，首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将质量分数为15%细小块状稀土钐用铝箔纸包裹，加入到上述纯铝熔体中，然后在720℃～750℃范围内保温20～30分钟待其充分熔化，将超声变幅杆伸入熔体中进行超声处理10～20分钟，超声功率为400W～800W；再升温到760~780℃并保温20~30分钟，再超声搅拌20～30分钟，使共晶反应更加均匀稳定，然后730~740℃保温20min，精炼除杂，700~720℃浇铸，取样。

本发明的技术效果是：采用本发明得到的铝钐中间合金含量稳定，能有效避免稀土烧损，减少氧化夹杂以及成分偏析等优点，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。

附图说明

图1为本发明制备的Al-Sm中间合金显微组织。

具体实施方式

Al-Sm中间合金：

实施实例1：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将质量分数为15%的细小块状稀土钐（Sm的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯铝熔体中，然后在720℃范围内保温30分钟待其充分熔化。将超声变幅杆伸入熔体中进行超声处理10分钟，超声功率为600W；再升温到760℃并保温30分钟，再超声搅拌20分钟，使共晶反应更加均匀稳定。然后730℃保温20min，在700℃下精炼除杂，浇铸取样。

实施实例2：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将质量分数为15%的细小块状稀土钐（Sm的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯铝熔体中，然后在740℃下保温25分钟。将超声变幅杆伸入熔体中进行超声处理15分钟，超声功率为600W；再升温到770℃并保温25分钟，再超声搅拌25分钟，使共晶反应更加均匀稳定。然后740℃保温20min，在710℃下精炼除杂，浇铸取样。

实施实例3：首先把纯铝锭放入坩埚内加热至熔化，将质量分数为15%的细小块状稀土钐（Sm的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，加入到上述纯铝熔体中，然后在750℃下保温30分钟。将超声变幅杆伸入熔体中进行超声处理10分钟，超声功率为600W；再升温到780℃并保温30分钟，再超声搅拌30分钟，使共晶反应更加均匀稳定。然后740℃保温20min，在720℃下精炼除杂，浇铸取样。

如图1所示，在实施实例2条件下获得的Al-Sm中间合金组织中共晶组织分布的很均匀，形状也很圆整。超声波导入合金熔体时，声波的传播将会出现许多非线性效应，其中主要表现为空化和声流效应，空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、冲击破坏和热学效应中整体加热、边界处的局部加热作用，显著改善钐在纯铝熔液中的润湿性，使得经过高能超声处理的铝钐中间合金中的钐能够均匀的分散在铝溶液中，消除成分偏析，减少氧化夹杂。在实验过程中钐的加入是用铝箔纸包裹好的，能够有效的避免稀土的氧化和烧损。从而所制得的铝钐中间合金成分稳定，氧化夹杂以及成分偏析少。

综上所述，也可从图中看出，采用本发明得到的Al-Sm中间合金的组织中共晶组织圆整且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。