[发明专利]一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂及其制备方法，所述熔剂包括如下质量百分比含量的各组分：氯化锂25～60％，氟化锂20～30％，氟化钙20～35％，活性稀土化合物1～10％；所述活性稀土化合物包括氯化稀土、氟化稀土中的一种。本发明的熔剂具有较佳的熔点、粘度和润湿性，可同时起到精炼熔体和保护熔体的作用。作为覆盖剂使用时，覆盖在熔体表面，可阻止Mg、Li氧化；作为精炼剂使用时，通过搅拌与熔体充分接触，除渣效果显著。熔剂所包含的氟化钙中Ca元素会有效地细化镁锂合金晶粒；另外，由于熔剂中不含氯化镁，故不会与镁锂合金中添加的稀土元素发生作用，在精炼过程中不会造成稀土元素的化学反应损耗。

技术领域

本发明涉及金属材料及冶金类领域，具体地，涉及一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂及其制备方法，用于净化大气环境下含稀土镁锂合金熔体，抑制稀土元素的损耗，同时细化晶粒尺寸。

背景技术

现代工业对超轻高强结构材料的需求越来越明显，由于镁锂合金具有显著的优势而被科学工作者密切关注，如低密度，一般为1.25-1.65g/cm³，比普通镁合金轻1/3-1/2，是铝合金的1/2，高比强度，高比刚度，良好的电磁屏蔽性能和阻尼特性，以及优异的切削加工性能。因此镁锂合金被广泛应用在国防军工、航空航天、汽车和电子产品领域，有着十分广阔的市场前景。

稀土元素(尤其是重稀土元素，如，Gd、Y等)可以有效地提高镁锂合金的强度与高温性能，因此含稀土镁锂合金在减重要求较高的领域具有极大的应用前景。不过，航空航天镁锂合金部件大多因结构复杂、尺寸大而采用铸造方法生产，针对结构复杂件一般要在大气环境下进行镁锂合金的熔炼。镁、锂化学性质活泼，尤其锂元素在熔炼过程中极易发生氧化烧损，镁锂合金中往往含有大量氧化物、碳化物等杂质，这些杂质显著降低镁锂合金的力学性能和抗腐蚀性能。因此，镁锂合金熔炼过程中要使用熔剂对其进行保护、精炼处理，保护处理的目的在于隔绝熔体与外界空气，精炼处理的目的在于清除混入熔体中的氧化物、碳化物杂质等。而当前研究的大气条件下铸造镁锂合金所用的熔体精炼熔剂在作为覆盖剂时不能很好地隔绝熔体与外界空气，熔炼过程中氧化严重且不易控制；作为精炼剂时不能有效地净化熔体，导致合金熔体纯净度较低；同时，现有熔剂中的MgCl₂损耗了常添加在镁锂合金中的稀土元素。因此针对含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂及其制备方法的研究就显得非常有意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服现有镁锂合金熔体精炼熔剂的不足，提出一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂及其制备方法。所述熔剂组分中没有加入会与稀土发生化学作用而产生损耗的氯化镁(MgCl₂)，可以稳定稀土元素的收得率；优化了氯化锂、氟化锂成分范围，具有较佳的熔点、粘度和润湿性，作为覆盖剂可以有效隔绝镁锂合金熔体与空气接触防止氧化，作为精炼剂能与熔体中氧化夹杂物充分反应并通过静置工序而沉到炉底，净化了熔体质量；加入的氟化钙(CaF₂)能够还原出Ca元素，可以显著细化晶粒；加入的活性稀土化合物其中包含的稀土与含稀土镁锂合金中的稀土种类相同，稳定了稀土元素在镁锂合金中所起到的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂，所述熔剂包括如下质量百分比含量的各组分：氯化锂25～60％，氟化锂20～30％，氟化钙20～35％，活性稀土化合物1～10％；所述活性稀土化合物包括氯化稀土、氟化稀土中的一种。

优选地，所述活性稀土化合物中的稀土元素种类与所述含稀土镁锂合金中的稀土元素种类相同。

第二方面，本发明提供一种含稀土镁锂合金的熔体精炼熔剂的制备方法，包括如下步骤：

将坩埚预热后，加入氯化锂和氟化锂；升温至待坩埚内氯化锂和氟化锂部分熔化后，加入氟化钙，升温至650～750℃，搅拌均匀后浇注成块；将成块后的样品经破碎、碾磨得到粉状样品，将粉状样品过筛后加入活性稀土化合物并进行球磨混合，即得。