[发明专利]一种铝锰二元素中间合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝锰二元素中间合金，按照质量百分比计，其包括如下成份：Mn30～40％，微量元素：0.1～0.3％，微量元素包括Fe、O、C、N、Si，余量为Al。本发明还公开了一种铝锰二元素中间合金的制备方法，通过本发明制得的铝锰二元素中间合金，在熔炼钛铝金属间化合物时，能保证钛铝金属间化合物的成分及其均匀性，可以避免加入纯铝豆，减少铝豆对模具产生的损伤，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种中间合金及其制备方法，具体是一种铝锰二元素中间合金及其制备方法。

背景技术

许多金属间化合物由于具有比重轻、强度高、高温力学性能和抗氧化性优异等特点，而被认为是一种理想的待开发的航空航天用高温结构材料。与其他金属间化合物相比，Ti-Al系由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性、较高的比熔点、较低的密度以及钛极高的比熔点，而成为近年来人们研究开发的焦点，其强度指标与涡轮盘用普通变形镍基高温合金相近，而比重约为其一半。其抗氧化性能远优于普通钛铝合金，与抗氧化性最好的镍基高温合金相近。钛铝金属间化合物已经成为新一代航空发动机研究的热门材料。

研究表明，在TiAl合金中添加Mn元素后，使γ相晶格a和c轴都减小，并使c/a值接近1。Mn元素促使γ相中孪晶的形成，提高了TiAl合金的室温塑性。但金属Mn的熔点为1244℃，沸点为1962℃，其沸点低于钛铝金属间化合物熔炼时的温度，极易挥发，容易造成Mn元素在铸锭中的成分不均匀。

通常情况下，通过相关元素的中间合金代替纯金属原料是解决熔炼偏析的首要途径，现有熔炼原料设计时Mn元素通过Al-Mn中间合金方式加入，专利CN201210134316介绍了一种铝锰中间合金及其制备方法，包括如下组份：Mn20～30％、C≤0.05％、Fe≤0.3％、Si≤0.30％、N≤0.02％、O≤0.1％，余量为A1。专利CN201410338330介绍了一种高锰含量铝-锰中间合金及其制备方法，锰元素含量为40-70％，优选50-60％。这些中间合金均用于常规钛合金或者铝合金的制备，如果用来制备钛铝金属间化合物，需要额外添加纯铝豆或者金属锰，不利于成分均匀性和生产操作，为此，我们提出一种铝锰二元素中间合金及其制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种铝锰二元素中间合金及其制备方法，设计了钛铝金属间化合物生产特需的铝锰二元素中间合金来解决成分均匀性和元素挥发问题，以获得高质量的钛铝金属间化合物铸锭。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝锰二元素中间合金，包括如下成份：Mn30～40％、微量元素0.1～0.3％，余量为Al。

所述的微量元素包括Fe、O、C、N、Si。

本发明还提供一种铝锰二元素中间合金的制备方法，包括如下步骤：

1)按质量百分比称取高纯度金属铝豆和高纯度电解锰的原材料，所述高纯度金属铝豆的质量百分比为55～65％，所述高纯度电解锰的质量百分比为35～45％；

2)将高纯度电解锰破碎成0.25～6mm大小的颗粒；

3)将高纯度电解锰颗粒与高纯度金属铝豆混合均匀；

4)将混合均匀的高纯度电解锰颗粒和高纯度金属铝豆的混合物，放入非真空感应炉内加热熔化，炉温加热到1700℃，炉料熔化后保持温度在1600℃，沸腾10～15分钟，让炉料熔化混合均匀，然后进行浇铸，即可得到铝锰二元素中间合金铸锭；

5)将得到的铝锰二元素中间合金铸锭进行烘干，烘干后进行破碎，将铝锰二元素中间合金铸锭破碎成0.25～6mm大小的颗粒，然后将颗粒大小合格的铝锰二元素中间合金筛选出来。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：