專利名稱：一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料及其制備方法，特別涉及一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料及其制備方法。
背景技術：
變質作用能夠極大地提高鋁合金的綜合機械性能和化學穩(wěn)定性指標，有時甚至是顛覆性的。能夠產生變質作用的物質稱為變質劑。目前幾乎所有的變質劑都集中在一種技術手段上以鋁為基體生產含有變質元素的中間合金，再在鋁合金熔煉時把中間合金加入熔體中。這一過程產生了兩個于節(jié)能不利的環(huán)節(jié)①含有高濃度變質元素的中間合金的熔鑄環(huán)節(jié)，往往需要很高的溫度(> 1000°C，如 Al-T1-B、Al-RE、Al-S1、Al-Sc、Al-V、Al-Cr、Al-Mn、Al-Co、Al-N1、Al-W、Al-Zr等)鋁合金熔煉時加入中間合金，“溶解”并“稀釋”變
質元素，再鑄造。目前，通過已有的Al-Ru合金可以看出此類合金具有不同尋常的室溫塑性、力學性能和優(yōu)異的抗蠕變能力，使之能夠應用于高溫、高磨損等較為苛刻的環(huán)境，由于目前航天工業(yè)和汽車工業(yè)對鋁合金的要求越來越高，所以Ru等貴金屬也被加入到鋁合金的成分中，而對于貴金屬而言，其熔點高，直接加入熱損失大，而冶煉Al-貴金屬的中間合金也比較困難。由于Ru的熔點高達 2310°C，所以很難通過普通熔煉方法制備鋁釕合金，需要昂貴的高溫熔煉設備，例如有專利報道就是利用電弧熔融制備質量比為1:1的鋁釕合金，此法制得的RuAl合金大多數情況下，多孔且成分不易控制，還有由于Al-Ru的熔點相差很大，那么在熔融時，Al的蒸汽壓就很高，就會有一部分的Al損失掉，這就造成了 RuAl合金中的RuZAI晶界處的偏析。本發(fā)明采用加入Ru的羰基配合物的形式加入，很好地解決了這個技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的要解決的技術問題是針對目前鋁合金目前，在鋁合金中加入Ru在技術上還有缺陷，本發(fā)明以Ru的羰基配合物細粉作為高效變質劑，以流態(tài)化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中，通過與鋁合金熔體發(fā)生化學反應或高溫分解而釋放出原子或離子狀態(tài)的變質元素Ru，同時產生CO-自由基，可吸收和去除熔體中H和O等有害雜質元素，達到高效、均勻變質和凈化熔體的目的，實現基體和金屬化合物相的晶粒細化；并在鋁合金生產中的取代中間合金，減少中間環(huán)節(jié)，節(jié)能降耗。本發(fā)明采用的技術方案本發(fā)明的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，按重量百分比計，該合金成分為，Cu 2. 6 ~ 4. 3%, Mg 1. 7 2. 6%，Zn :彡 O. 1%，Mn :0· 45 1%，Ti ·.( O. 4%,Be :彡O. 01%，釕羰基配合物變質劑Run(CO)m為爐料總量的Ippm I %，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個< O. 05%，合計< O. 1%。本發(fā)明所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，上述合金的組成中，Si, Fe 元素含量滿足=Si ■.( O. 5%, Fe ■.( O. 3% 本發(fā)明所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，釕羰基配合物變質劑Run (CO) m，為 Ru (CO) 3、Ru (CO)4, Ru (CO) 5、Ru2 (CO) 8、Ru2 (CO) 9 中的一種或兩種以上混合物。本發(fā)明所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，釕羰基配合物變質劑Run(CO)m的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為20 100目。本發(fā)明所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟步驟一在上述元素比例范圍內，選定一組元素和釕羰基配合物變質劑Run(CO)m比例，再根據需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產配料表，并按配料表選足備料；步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 800°C下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內完成；步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻；步驟四然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作；步驟五精煉除 渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業(yè)，同時使釕羰基配合物變質劑Run(CO)m以流態(tài)化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中；同時進行攪拌，使變質劑與合金熔體充分反應；變質劑加入完畢，繼續(xù)通入保護性氣體至變質劑反應完畢。步驟六靜置、調溫至700 800°C，合金液傾倒出爐，進入下一工序。本發(fā)明所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料的制備方法，在步驟五中，保護性氣體是指氮氣、氬氣或氮氣與氬氣的混合氣體。本發(fā)明與現有技術相比達到的有益效果(I)避免了以中間合金的方式加入Ru，由于Ru的熔點高達2310°C，所以很難通過普通熔煉方法制備鋁釕合金，本發(fā)明直接加入釕羰基合金，在鋁熔體700 800°C高溫下分解出金屬Ru，避免了熔鑄中間合金的熔鑄所消耗的大量能源和昂貴的高溫熔煉設備，縮短了工藝流程，大大降低了生產成本。(2)細化變質效果更好，由于在保護性氣體的保護下，釕羰基配合物變質劑Run(CO)m在鋁熔體表面時不會被分解，而是進入到人體后，在高溫把保護性氣體揮發(fā)后，釕羰基配合物Run (CO)m才會被加入分解成Ru金屬的原子態(tài)，回迅速與溶基中的Al或其它元素形成強化相如，或進入到Al熔體的各個角落，在合金成型的過程中均勻低以細小的原子態(tài)作為整個鋁合金的結晶晶核，對整個鋁合金的細化起到了很好的作用。(3)凈化鋁熔體，可以達到除氫和除氧的目的，減少鋁合金的各種缺陷。釕羰基配合物Run (CO) m在高溫下分解成Ru金屬以及部分的C和O元素的原子態(tài)和CO自由基，原子態(tài)C、原子態(tài)O和C0(自由基)在保護性氣體和釕羰基配合物分解出各種微粒的攪拌下，迅速和鋁熔體中的氫結合，生成水蒸氣和其它有機氣體分子隨保護性氣體的不斷通入攪拌作用，溢出熔體外。釕羰基配合物Run (CO) m對鋁熔體具體的變質機理如下Run(C0)m+e(^iU) — nRu(原子態(tài))+C(原子態(tài))+0(原子態(tài))+CO(自由基)Ru+Al (液)一α (Al)共溶體一飽和共溶體一冷卻一過飽和固溶體Ru+Al (飽和共溶體)—AIRu+A12Ru+A113Ru4+A16Ru
C (原子態(tài))+Al (液)一Al4C3 (化合物)O (原子態(tài))+H (鋁熔體)一H2O (氣體)C0(自由基)+2H(鋁熔體)—H2O (氣體)+C (原子態(tài))C (原子態(tài))+H (鋁熔體)一CH4 (氣體)
具體實施例方式步驟一按下表選定每元素和物質配方，并按配制的合金總量1000kg，推算出所需的每種物質的重量?！?br> 權利要求
1.一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計，該合金成分為，Cu 2. 6 4. 3%, Mg 1. 7 2. 6%, Zn :彡 O. 1% ,Mn 0. 45 1% ,T1:彡 O. 4%, Be (O. 01%，釕羰基配合物變質劑Run(CO)m為爐料總量的Ippm 1%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個< O. 05%,合計< O. 1%。
2.根據權利要求1所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，其特征在于上述合金的組成中，S1、Fe元素含量滿足S1:彡O. 5%，Fe :彡O. 3%。
3.根據權利要求1所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，其特征在于釕羰基配合物變質劑 Run (CO) m，為 Ru (CO) 3、Ru (CO) 4、Ru (CO) 5、Ru2 (CO) 8、Ru2 (CO) 9 中的一種或兩種以上混合物。
4.根據權利要求1所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料，其特征在于釕羰基配合物變質劑Run(CO)m的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為20 100目。
5.—種如權利要求1 4所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一在上述元素比例范圍內，選定一組元素和釕羰基配合物變質劑Run(CO)m比例，再根據需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產配料表，并按配料表選足備料； 步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 80(TC下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內完成； 步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻； 步驟四然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作； 步驟五精煉除渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業(yè)，同時使釕羰基配合物變質劑Run(CO)ffl以流態(tài)化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中；同時進行攪拌，使變質劑與合金熔體充分反應；變質劑加入完畢，繼續(xù)通入保護性氣體至變質劑反應完畢； 步驟六靜置、調溫至700 80(TC，合金液傾倒出爐，進入下一工序。
6.根據權利要求5所述的一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料的制備方法，其特征在于在步驟五中，保護性氣體是指氮氣、氬氣或氮氣與氬氣的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釕羰基配合物變質的高性能鋁合金材料及其制備方法，按重量百分比計，該合金成分為，Cu2.6～4.3%，Mg1.7～2.6%，Zn≤0.1%，Mn0.45～1%，Ti≤0.4%，Be≤0.01%，釕羰基配合物變質劑Run(CO)m為爐料總量的1ppm～1%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個≤0.05%，合計≤0.1%，本發(fā)明可以有效地避免了以中間合金的形式加入，有效低使工藝簡單化，降低了生產成本。
文檔編號C22C1/02GK103060647SQ201110324479
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者張中可, 門三泉, 車云 申請人:貴州華科鋁材料工程技術研究有限公司