專利名稱：：高錳鋁中間合金錠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋁中間合金，尤其是一種制作鋁、4美合金作為重要添力。劑的鋁錳中間合金錠，同時(shí)還涉及其制備方法，屬于新材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景目前，我國(guó)現(xiàn)行的YS/T282-2000標(biāo)準(zhǔn)中，鋁錳中間合金錳的含量為9%-11%。長(zhǎng)期以來(lái)，普遍認(rèn)為錳含量超過(guò)ll。/。鋁錳中間合金將無(wú)法符合鋁、鎂合金的正常生產(chǎn)要求。我國(guó)目前鋁、鎂合金制作企業(yè)均采用該種合金，近年來(lái)，鋁、鎂合金工業(yè)在我國(guó)得到飛速發(fā)展。錳作為鋁、鎂合金中重要的強(qiáng)化及消除有害雜質(zhì)鐵影響的元素，在鋁、鎂合金中得到廣泛應(yīng)用。通常，在鋁、鎂合金生產(chǎn)中，錳元素大都以鋁錳中間合金的方式添加，因此使鋁錳中間合金的需求不斷擴(kuò)大。使用時(shí)，客觀上希望在保證正常生產(chǎn)合金工藝條件不變的情況下，添加的鋁錳中間合金中主元素錳的含量能盡可能高，這樣可以在保證錳元素需求的前提下，減少鋁錳合金的使用量，從而既有利于降低成本，又可以減少有害雜質(zhì)鐵、硅的含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。檢索發(fā)現(xiàn)，另外就是煉制合金鋼專用的錳含量大于55%的鋁錳中間合金。由于其熔點(diǎn)已高達(dá)IOO(TC以上，根本不適合鋁、鎂合金的制作。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種成本經(jīng)濟(jì)，適合鋁、鎂合金制造企業(yè)正常生產(chǎn)工藝的新型鋁錳中間合金材料，同時(shí)給出其制備方法，從而取代YS/T282-2000標(biāo)準(zhǔn)中的鋁錳10合金，以滿足鋁鎂合金制造企業(yè)的需要。為了達(dá)到以上發(fā)明目的，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，鋁、鎂合金熔煉過(guò)程中，隨著熔煉溫度的升高，氧化和吸氣傾向?qū)⒅饾u明顯，特別是當(dāng)熔煉溫度超過(guò)85(TC時(shí)，氧化和吸氣傾向?qū)⒀杆偕仙?，結(jié)果使鋁、鎂合金難以達(dá)到質(zhì)量要求。而實(shí)驗(yàn)表明，9%-11%鋁錳中間合金的熔點(diǎn)通常為800。C，與850。C之間還有一定的"溫升空間"。因此，如果能合理利用這一"溫升空間"，將有可能打石皮常規(guī)，生產(chǎn)出合用的高錳鋁中間合金。申請(qǐng)人采用各種錳元素含量進(jìn)行了反復(fù)實(shí)驗(yàn)摸索。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錳元素達(dá)到14%時(shí)，鋁錳中間合金的熔點(diǎn)將達(dá)到85(TC。因此，如果將鋁錳中間合金的錳元素含量提高到14°/。，理論上將可以用于鋁鎂合金的生產(chǎn)。綜合以上兩方面的因素，申請(qǐng)人通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)篩選，確定了以下質(zhì)量百分比成份組成的高錳鋁中間合金錠。Mn12%-14%Fe<02%Si《0.4%Ti《0.1%C"O.10Zn<0.1%Pb《0.05Sn<0.05余量為鋁但實(shí)際上，將鋁錳中間合金的錳元素含量提高到14°/。時(shí)，由于錳和鋁的比重差異很大，鋁錳合金的均勻程度會(huì)降低，不利于今后保證鋁、鎂合金的熔煉質(zhì)量。而將錳元素控制在13%±0.5%，此時(shí)鋁錳中間合金的熔點(diǎn)在822。C左右，既可保證鋁、4美合金熔煉生產(chǎn)時(shí)不過(guò)燒，又可使中間合金的加入量比原國(guó)標(biāo)產(chǎn)品(錳含量10%左右)降低30%，同時(shí)也使用中間合金加入時(shí)材料所含的雜質(zhì)元素帶入量減少了30%。鐵、硅等雜質(zhì)元素較高時(shí)會(huì)影響鋁、鎂工作合金的機(jī)械性能，原則上是越低越好，考慮到原材料中的實(shí)際雜質(zhì)含量及各元素對(duì)性能的影響，以及鋁鎂工作合金中對(duì)以上元素的實(shí)際限制要求，將鐵、硅等雜質(zhì)元素控制在以上百分比范圍之內(nèi)，對(duì)有特歹朱要求的高純合金，可用高純鋁特殊制作。這樣，鐵、硅等雜質(zhì)元素可進(jìn)一步降低，但由于高純鋁錠的價(jià)格幾乎是普通純鋁價(jià)格的一倍，成本會(huì)成倍增加。以上高錳鋁中間合金制備包括以下步驟第一步、準(zhǔn)備添加材料一一將電解錳及鋁錠加入熔煉反射爐；第二步、熔煉合金材料一一將合金材料熔化后升溫至950°C-1050°C;第三步、合金均勻化處理一一在熔煉溫度達(dá)到要求后，充分?jǐn)嚢枋蛊湓谝簯B(tài)充分合金化；第四步、鑄錠——將合金從液態(tài)通過(guò)急冷方式從950。C-105(TC液態(tài)在18-20秒內(nèi)完成結(jié)晶，以保證合金錠的均勻度。采用本發(fā)明后，合金中的錳元素以金屬間化合物MnA16的形式均勻分布在基體中，從而保證了合金中錳元素的均勻性，用戶以此配制鋁、鎂工作合金時(shí)，錳元素含量可以有效控制，由于本發(fā)明的合金錳元素比現(xiàn)普遍使用的AlMnlO合金高出30%，故可使用戶降低AlMn合金使用成本20%以上。具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例的高錳鋁中間合金錠為替代目前鋁、鎂合金中普遍使用的AlMnlO中間合金而研制，主要解決的技術(shù)問(wèn)題如下1、錳元素含量的選擇一般鋁、鎂合金正常的熔煉溫度不超過(guò)85(TC,否則將增加鋁、鎂合金的氧化吸氣傾向，影響產(chǎn)品質(zhì)量，鋁錳中間合金，隨著錳含量的增加熔點(diǎn)逐步上升，錳含量超過(guò)14%時(shí)熔點(diǎn)將超過(guò)850°C，如控制錳含量在13%左右時(shí)，鋁錳中間合金的熔點(diǎn)在822。C左右，可保證鋁、鎂工作合金生產(chǎn)時(shí)不過(guò)燒，用戶使用效果最為理想。故將研制產(chǎn)品的錳元素含量控制為12%-14%。具體為Mn12%-14%Fe<02%Si《0.4%Ti<0.1%C"O.10Z"O.1%Pb<0.05S"0.05余量為鋁。2、熔煉設(shè)備的選擇鋁錳中間合金的生產(chǎn)大多釆用中頻或工頻感應(yīng)電爐生產(chǎn)，這種生產(chǎn)有合金均勻化程度高的優(yōu)點(diǎn)，但存在勞動(dòng)生產(chǎn)率低，能源消耗大、生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，每噸AlMnlO中間合金的能耗約為600KWh，根據(jù)冶金學(xué)原理，鋁錳合金在液相線以上的溫度時(shí)，無(wú)需電磁攪拌力作用也可以均勻化，只要熔煉溫度控制得當(dāng)，用直焰式反射爐完全可以生產(chǎn)，用此方法，勞動(dòng)生產(chǎn)率可提高2-5倍，能庫(kù)毛只是電爐生產(chǎn)的60%左右，具有經(jīng)濟(jì)性和大規(guī)模生產(chǎn)的價(jià)值，故選擇熔煉設(shè)備采用直焰式燃?xì)夥瓷錉t。3、合金均勻化的控制根據(jù)冶金學(xué)原理，鋁錳中間合金在液相線以上溫度時(shí)錳元素以Mn3Al10金屬間化合物的形式均勻分布于液態(tài)基體中，由于本實(shí)施例采用獨(dú)創(chuàng)的反射爐生產(chǎn)，與電磁感應(yīng)爐相比，沒有磁力攪拌作用，在此溫度時(shí)必須采用充分?jǐn)嚢枋蛊浜辖鸹?，此時(shí)的溫度控制與其充分合金化的攪拌成為關(guān)鍵。經(jīng)試驗(yàn)，在合金液在達(dá)進(jìn)行充分?jǐn)嚢杩墒购辖鹪谝簯B(tài)時(shí)的均勻化得到保證，低于95(TC時(shí)，合金在液態(tài)的均勻度有所降低，高于1050'C時(shí)，將使金屬氧化程度增加，對(duì)均勻度的影響并不大。合金在鑄錠過(guò)程中，隨著溫度的下降錳元素經(jīng)過(guò)相變形成MnA16的金屬間化合物。該化合物與基體的密度差異會(huì)形成錠內(nèi)偏折，結(jié)晶過(guò)程越長(zhǎng)錠內(nèi)差異就會(huì)越大，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，將結(jié)晶過(guò)程控制在20秒以內(nèi)，可使合金的錳元素成分內(nèi)的差異控制在O.5%以內(nèi)(見附表一)，符合工作合金的使用要求，在具體實(shí)施中釆用了控制熔煉溫度在95(TC-1050。C，鑄錠過(guò)程采用急冷方式有效保證了合金的均勻化。具體制備步驟如下第一步、準(zhǔn)備添加材料一一將電解錳及鋁錠加入熔煉反射爐；第二步、熔煉合金材料——將合金材料熔化后迅速升溫至950°C-1050°C;第三步、合金均勻化處理一一在熔煉溫度達(dá)到要求后，分時(shí)分次充分?jǐn)嚢枋蛊湓谝簯B(tài)充分合金化；第四步、鑄錠——將合金從液態(tài)通過(guò)急冷方式從95(TC-1050。C液態(tài)在18-20秒內(nèi)完成結(jié)晶，以保證合金錠的均勻度。附表一<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本實(shí)施例的高錳(錳12%-14%)鋁中間合金是促進(jìn)我國(guó)鋁、鎂合金的發(fā)展的一種重要原料，是我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)YS/T282-2000中鋁錳中間合金的理想替代產(chǎn)品。權(quán)利要求1.一種高錳鋁中間合金錠，其特征在于由以下質(zhì)量百分比成份組成Mn12％-14％Fe≤02％Si≤0.4％Ti≤0.1％Cu≤0.10Zn≤0.1％Pb≤0.05Sn≤0.05余量為鋁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高錳鋁中間合金錠，其特征在于所述錳元素控制在13%±0.5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高錳鋁中間合金錠的制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步、準(zhǔn)備添加材料一一將電解錳及鋁錠加入熔煉反射爐；第二步、熔煉合金材料一一將合金材料熔化后升溫至950°C-1050°C;第三步、合金均勻化處理一一在熔煉溫度達(dá)到要求后，攪拌使其在液態(tài)充分合金化；第四步、鑄錠——急冷將合金從950°C-1050。C液態(tài)在18-20秒內(nèi)完成結(jié)晶。全文摘要本發(fā)明涉及一種高錳鋁中間合金錠，同時(shí)還涉及其制備方法，屬于新材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。該合金錠由以下質(zhì)量百分比成份組成Mn12％-14％、Fe≤02％、Si≤0.4％、Ti≤0.1％、Cu≤0.10、Zn≤0.1％、Pb≤0.05、Sn≤0.05，余量為鋁。將鋁錳中間合金的錳元素含量提高后，鋁錳中間合金的熔點(diǎn)在822℃左右，既可保證鋁、鎂合金熔煉生產(chǎn)時(shí)不過(guò)燒，又可使中間合金的加入量比原國(guó)標(biāo)產(chǎn)品(錳含量10％左右)降低30％，同時(shí)也使用中間合金加入時(shí)材料所含的雜質(zhì)元素帶入量減少了30％。文檔編號(hào)B23P17/00GK101280377SQ20081010076公開日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者許永明,寧鄔申請(qǐng)人:南京寧鐵有色合金科技開發(fā)有限公司