一種鋁鋯合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁鋯合金的制備方法，首先將鋁鍶合金放置于坩堝底部，再將二氧化鋯與冰晶石、鋯氟酸鉀和氯化鈉混合均勻并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按二氧化鋯∶冰晶石∶鋯氟酸鉀∶氯化鈉∶鋁鍶合金＝22～25∶40～60∶40～60∶30～50∶80～130，然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到960～1150℃，反應(yīng)90～120min生成鋁鋯合金液，最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。本發(fā)明以廉價易得的電熔氧化鋯為原料，無污染成本低，且制備的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到4％～7％，鋁和鋯的含量總和超過99％，鋯在鋁鋯合金中部分以小尺寸Al3Zr化合物形式存在，覆蓋劑熔鹽及原料氧化鋯可重復(fù)利用，工藝簡單易行。
【專利說明】一種鋁鋯合金的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種鋁鋯合金的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)中，微量的鋯添加運用于超輕的鋁基合金中，其作用:一是細(xì)化鑄態(tài)晶粒，二是鑄錠均勻化處理時形成均勻彌散的八1321'，抑制變形加工再結(jié)晶行為，控制晶粒大小和形狀，從而提高鋁合金的淬透性、斷裂韌性、抗應(yīng)力腐蝕性能等。常用的八1-21'合金制備方法主要為對摻法，原料為金屬海綿鋯粉和電解鋁，在普通熔爐內(nèi)進行熔化并保溫足夠時間，采用機械、電磁或人工攪拌后，鑄入模中。利用此方法生產(chǎn)的鋁鋯合金存在原料成本高、攪拌后合金中微量雜質(zhì)含量高、鋯難與鋁結(jié)合、成分存在偏析等，嚴(yán)重影響被添加鋁合金材料的使用性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雜質(zhì)含量低、鋁鋯結(jié)合好的鋁鋯合金的制備方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種鋁鋯合金的制備方法，首先將鋁鍶合金放置于坩堝底部，再將二氧化鋯與冰晶石、鋯氟酸鉀和氯化鈉混合均勻并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:二氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=22?25: 40?60: 40?60: 30?50: 80?130，然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到960?11501，反應(yīng)90?120-11,生成鋁鋯合金液，最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以廉價易得的電熔氧化鋯為原料，無污染，成本低，且制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到4%?7%，鋁和鋯的含量總和超過99 %，雜質(zhì)含量低，鋯在鋁鋯合金中部分以小尺寸八132『化合物形式存在且分布均勻，覆蓋劑熔鹽及原料氧化鋯可重復(fù)利用，工藝簡單易行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1所示為實施例1?5制得的鋁鋯合金的金相結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0008]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖予以說明。
[0009]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過原料成分控制和高溫還原工藝，采用二氧化鋯為原料，鋁鍶合金為復(fù)合還原劑，冰晶石、鋯氟酸鉀和氯化鈉為覆蓋劑熔鹽(其中，鋯氟酸鉀和氯化鈉可以起到在高溫下助推氧化鋯表面鍶熱還原反應(yīng)的作用)，在960?11501的高溫下使熔融招液中氧化錯表面發(fā)生如下還原反應(yīng):八=八，從而制備出含鋯量可達(dá)4 %?7 %，鋁和鋯的含量總和超過99 %，鋯在鋁鋯合金中分布均勻的鋁鋯合金。從上述還原反應(yīng)可知，本發(fā)明制得的鋁鋯合金中的鋁和鋯以化學(xué)鍵形式結(jié)合，結(jié)合穩(wěn)定不易偏析，且部分還以小尺寸八1321'化合物形式存在，作為中間合金添加到鋁合金材料中時可以大大提高被添加鋁合金材料的淬透性、斷裂韌性、抗應(yīng)力腐蝕性能等加工性能和使用性能。
[0010]具體的，本發(fā)明提供的鋁鋯合金的制備方法，首先將鋁鍶合金放置于坩堝底部，再將二氧化鋯與冰晶石、鋯氟酸鉀和氯化鈉混合均勻并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:二氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=22?25: 40?60: 40?60: 30?50: 80?130，然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到960?11501，反應(yīng)90?120111111，生成鋁鋯合金液，最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0011]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以廉價易得的電熔氧化鋯為原料，無污染，成本低，且制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到4%?7%，鋁和鋯的含量總和超過99 %，雜質(zhì)含量低，鋯在鋁鋯合金中部分以小尺寸八132『化合物形式存在且分布均勻，覆蓋劑熔鹽及原料氧化鋯可重復(fù)利用，工藝簡單易行。
[0012]進一步的，所述坩堝為氧化鋯坩堝或石墨坩堝。
[0013]進一步的，所述鋁鍶合金中鋁和鍶的重量比為鋁:鍶=19?33: 3?7，純度彡 99.8%。
[0014]進一步的，所述二氧化鋯為粉末狀，粉體細(xì)度? 500目，純度彡99%。
[0015]實施例1
[0016]首先將配比鋁:鍶=14: 3的復(fù)合還原劑鋁鍶合金放置于坩堝底部，然后將純度^ 99.5%的500目全通過21~02原料與熔劑冰晶石、鋯氟酸鉀、氯化鈉混合均勻，并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=24: 50: 55: 42: 115 ；然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到10201，進行還原反應(yīng)1200111，生成鋁鋯合金液；最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0017]經(jīng)測試，本實施例制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到4.9%，合金中鋁和鋯的含量總和為99.5%。
[0018]實施例2
[0019]首先將配比鋁:鍶=31: 7的復(fù)合還原劑鋁鍶合金放置于坩堝底部，然后將純度^ 99.5%的500目全通過21~02原料與熔劑冰晶石、鋯氟酸鉀、氯化鈉混合均勻，并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=
24: 50: 60: 42: 115 ；然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到9901，進行還原反應(yīng)1200111，生成鋁鋯合金液；最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0020]經(jīng)測試，本實施例制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到6.7%，合金中鋁和鋯的含量總和為99.6%。
[0021]實施例3
[0022]首先將配比鋁:鍶=19: 4的復(fù)合還原劑鋁鍶合金放置于坩堝底部，然后將純度^ 99.5%的500目全通過21~02原料與熔劑冰晶石、鋯氟酸鉀、氯化鈉混合均勻，并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=22: 40: 40: 30: 80 ；然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到9601，進行還原反應(yīng)90-11,生成鋁鋯合金液；最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0023]經(jīng)測試，本實施例制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到6.2%，合金中鋁和鋯的含量總和為99.5%。
[0024]實施例4
[0025]首先將配比鋁:鍶=33: 7的復(fù)合還原劑鋁鍶合金放置于坩堝底部，然后將純度^ 99.5%的500目全通過21~02原料與熔劑冰晶石、鋯氟酸鉀、氯化鈉混合均勻，并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=
25: 60: 60: 50: 130 ；然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到11501，進行還原反應(yīng)110011生成鋁鋯合金液；最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0026]經(jīng)測試，本實施例制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到5.5%，合金中鋁和鋯的含量總和為99.6%。
[0027]實施例5
[0028]首先將配比鋁:鍶=14: 3的復(fù)合還原劑鋁鍶合金放置于坩堝底部，然后將純度^ 99.5%的500目全通過21~02原料與熔劑冰晶石、鋯氟酸鉀、氯化鈉混合均勻，并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=22: 50: 50: 40: 115 ；然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到10501，進行還原反應(yīng)1200111，生成鋁鋯合金液；最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
[0029]經(jīng)測試，本實施例制備得到的鋁鋯合金的含鋯量可達(dá)到6.2%，合金中鋁和鋯的含量總和為99.6%。
[0030]金相測試:
[0031]將上述實施例1?5制備得到的鋁鋯合金進行金相測試，測試得到的金相結(jié)構(gòu)請參照圖1所示。其中，均勻分布于圖1中基體上的黑色物質(zhì)為八1321~。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁鋯合金的制備方法，其特征在于:首先將鋁鍶合金放置于坩堝底部，再將二氧化鋯與冰晶石、鋯氟酸鉀和氯化鈉混合均勻并覆蓋于鋁鍶合金上部，各組分配比按重量比為:二氧化鋯:冰晶石:鋯氟酸鉀:氯化鈉:鋁鍶合金=22?25: 40?60: 40?60: 30?50: 80?130，然后加熱坩堝使其溫度達(dá)到960?1150°C，反應(yīng)90?120min，生成鋁鋯合金液，最后將鋁鋯合金液澆入模鑄，制成鋁鋯合金錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鋯合金的制備方法，其特征在于:所述坩堝為氧化鋯坩堝或石墨樹禍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鋯合金的制備方法，其特征在于:所述鋁鍶合金中鋁和鍶的重量比為鋁:鍶=19?33: 3?7，純度彡99.8%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鋯合金的制備方法，其特征在于:所述二氧化鋯為粉末狀，粉體細(xì)度< 500目，純度彡99%。
【文檔編號】C22C21/00GK104388713SQ201410605948
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】包曉剛, 李小毅, 胡天喜, 陳清華, 范志強 申請人:三祥新材股份有限公司