[发明专利]一种铝–钇–磷中间合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属金属材料领域，特别涉及一种铝–钇–磷中间合金的制备方法。

背景技术

在工业生产中，一般采用加磷的方法对共晶及过共晶铝-硅系合金中的初晶硅进行变质处理，主要包括含赤磷粉的混合细化剂、磷盐复合细化剂以及含磷中间合金。其中赤磷和磷盐细化剂在使用过程中放出大量的五氧化二磷有毒气体，严重地污染环境，并且磷烧损严重，吸收率极低，变质效果不稳定。

目前，应用较广泛的含磷中间合金主要包括以下几种：铜–磷、铝–铜–磷、铝–铁–磷、铝–硅–磷、铝–锆–磷等中间合金。对于铜–磷中间合金而言，其熔点高，加入后难熔化，而且密度大，易产生沉淀偏析，变质效果不稳定，不适合电阻炉等静置炉的使用。同时，该中间合金的使用增加了合金中的铜含量，从而限制了其在不要求含铜的铝合金中的应用。但是铝–铜–磷、铝–铁–磷、铝–硅–磷这三种铝基中间合金，P均以AlP形式存在于中间合金体系中，由于AlP易于与空气中的水蒸气反应而氧化、水解，从而导致中间合金中的磷含量在保存过程中逐步降低。申请号为ZL200910016834.0的中国专利报道了一种铝–锆–磷中间合金及其制备方法，在该中间合金内磷以磷化锆的形式存在，其对共晶及过共晶铝-硅合金具有良好的变质、细化效果。但是其制备方法是将含有锆元素的氟盐加入到铝液反应，氟盐与铝液反应过程中会腐蚀熔炼坩埚和工具，同时反应过程中释放出氟化物的有毒气体和烟雾。

铝–钇–磷中间合金中的P以磷化钇形式存在于中间合金体系中，而磷化钇粒子在加入到铝-硅合金熔体中后，能够与铝熔体原位反应生成磷化铝，为初晶硅相提供了异质形核衬底；同时释放出钇元素，发挥对共晶硅相的变质作用；可实现对共晶及过共晶铝-硅合金内硅相的高效双重变质，显著提高合金的力学性能。与P以AlP形式存在的铝基中间合金相比，铝–钇–磷中间合金中的磷化钇性质稳定可以起到固磷作用；在铝–钇–磷中间合金的存放过程中P的含量不会降低，因此在其使用过程中存在加入量少、细化效果稳定的优点。

发明内容

本发明提供了一种能使P以稳定形式存在的铝-钇-磷中间合金的制备方法。

 本发明的技术方案：

一种铝–钇–磷中间合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照下述质量百分比准备原料：铝-钇合金43.7-53.2%，铝–磷中间合金  41.5–51.6%，余量为工业纯铝；其中铝–磷中间合金中铝的质量百分比为72.5%，磷的质量百分比为7.5%；铝-钇合金中铝的质量百分比为50%，钇的质量百分比为50%；

（2）将铝、铝–磷中间合金、铝–钇合金分别熔化；

（3）搅拌条件下将熔化后的铝–磷中间合金、铝–钇合金先后加入到熔化后的铝中；搅拌均匀后浇注成型。

本发明的有益效果：

本发明采用先分别熔化然后再混合的方式制备铝–钇–磷中间合金，从而使磷化钇粒子在加入到铝-硅合金熔体中后，能够与铝熔体原位反应生成磷化铝，为初晶硅相提供了异质形核衬底；同时释放出钇元素，发挥对共晶硅相的变质作用；可实现对共晶及过共晶铝-硅合金内硅相的高效双重变质，显著提高合金的力学性能。保温30分钟条件下：本发明方法制备的铝–钇–磷中间合金可使A390铝合金中的初晶硅尺寸细化至20μm以下，共晶硅相由原来的粗大针状转变为短杆状或点蠕状，合金的室温抗拉强度（铸态下）由未细化前的140MPa提高至190MPa。

具体实施方式

实施例1

（1）按铝-钇合金43.7%、铝–磷中间合金41.5%、余量为工业纯铝的质量百分比称取原料；其中铝–磷中间合金中铝的质量百分比为72.5%，磷的质量百分比为7.5%；铝-钇合金中铝的质量百分比为50%，钇的质量百分比为50%；

（2）分别将工业纯铝、铝-钇合金铝–磷中间合金置于三个熔炼炉中熔化；然后在搅拌条件下将熔化后的铝–磷中间合金、铝–钇合金先后加入到熔化后的铝中；搅拌均匀后浇注成型。可以浇铸为锭、制备成线材或其他形状。

实施例2

（1）按铝-钇合金53.2%、铝–磷中间合金41.5%、余量为工业纯铝的质量百分比称取原料；其中铝–磷中间合金中铝的质量百分比为72.5%，磷的质量百分比为7.5%；铝-钇合金中铝的质量百分比为50%，钇的质量百分比为50%；

（2）分别将工业纯铝、铝-钇合金铝–磷中间合金置于三个熔炼炉中熔化；然后在搅拌条件下将熔化后的铝–磷中间合金、铝–钇合金先后加入到熔化后的铝中；搅拌均匀后浇注成型。可以浇铸为锭、制备成线材或其他形状。