[发明专利]一种高能超声制备铝钆中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属合金的制备方法，尤其涉及一种高能超声制备铝钆中间合金的方法。

背景技术

铝稀土中间合金是一种高效的细化变质剂，具有良好的细化变质效果，广泛用于铝及其合金的细化变质处理，可显著细化合金组织，提高合金力学性能。在长期的研究中，人们不断探索铝-稀土中间合金的制备方法，目前制备稀土铝合金的生产方法大致概括有以下两种：第一、直接熔合法：是将稀土或混合稀土金属按一定比例加入到高温铝液中，制得中间合金。其特点是操作方便，合金成分含量稳定。缺点就是容易引起合金成分偏析，造成局部成分过浓、分散不均匀等缺陷；第二、熔盐电解法：在电解炉内，以氯化钾、稀土氧化物和稀土氯化物等作为电解质，在铝液中电解制得铝-稀土中间合金。在工业铝电解槽中直接加入稀土化合物，通过电解制得铝-稀土中间合金。但在电解过程中会产生有毒气体，污染环境，危害人体健康。除此之外，合金成分难以控制，波动范围较大。本发明是在直接熔合法的基础上引入高能超声处理，利用高能超声的声空化效应和声流效应使制得的中间合金成分均匀，防止偏析。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高能超声制备铝钆中间合金的方法，它所制备的铝钆中间合金稀土含量稳定、合金成分均匀，并且制备过程简单、成本低。

本发明是这样来实现的，一种高能超声制备铝钆中间合金的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）首先将稀土钆用铝箔纸包裹，压入到温度为745℃～765℃的纯铝熔体中，保温20～30分钟，其中稀土钆含量为总重量的23%；（2）在上述合金熔体液面下10-15mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.6kw/cm²～0.8kw/cm²；（3）超声施加持续时间为8～15min，高能超声每次施加时间30～50秒，间歇时间30～50秒；（4）然后将合金熔体降至700℃~710℃，精炼除杂并进行浇注；所述稀土钆为颗粒状或粉末状；所述稀土钆颗粒的直径为20-100um；所述的稀土钆的纯度为99.9%。

本发明的技术效果是：本发明由于采用合金成分为共晶成分，所以熔炼温度较低，能有效避免稀土烧损，从而稀土含量稳定，并降低能耗。而且工艺简单、安全可靠，操作方便，无有害气体产生。采用高能超声处理，保证合金成分均匀，减少偏析。

附图说明

图1为本发明制备的铝钆中间合金显微组织金相图。

具体实施方式

下面结合实施例以及附图对本发明做进一步阐述；

实施例1：首先将粉末状稀土钆（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，压入到温度为745℃的纯铝熔体中，其中稀土钆含量占总重量的23%，保温20分钟。然后在上述合金熔体液面下10mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.6kw/cm²，施加时间为8min，高能超声每次施加时间30秒，间歇时间30秒，然后将合金熔体降至700℃精炼除杂并进行浇注。

实施例2：首先将粉末状稀土钆（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，压入到温度为755℃的纯铝熔体中，其中稀土钆含量占总重量的23%，保温25分钟。然后在上述合金熔体液面下15mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.8kw/cm²，施加时间为12min，高能超声每次施加时间40秒，间歇时间40秒，然后将合金熔体降至710℃精炼除杂并进行浇注。

实施例3：首先将颗粒状稀土钆（Gd的纯度为99.9%）用铝箔纸包裹，稀土钆颗粒的直径为20-100um，压入到温度为765℃的纯铝熔体中，其中稀土钆含量占总重量的23%，保温20分钟。然后在上述合金熔体液面下15mm处施加间歇式高能超声，超声强度为0.8kw/cm²，施加时间为15min，高能超声每次施加时间50秒，间歇时间50秒，然后将合金熔体降至710℃精炼除杂并进行浇注。 

如附图1所示，在实施例2条件下获得的铝钆中间合金组织金相图，从图中可以看出共晶组织分布的很均匀。超声波导入合金熔体时，声波的传播将会出现许多非线性效应，其中主要表现为空化和声流效应，空化和声流所引发的力学效应中的搅拌、分散、冲击破坏和热学效应中整体加热、边界处的局部加热作用，显著改善钆在纯铝熔液中的润湿性，使得经过高能超声处理的铝钆中间合金中的钆能够均匀的分散在铝溶液中，消除成分偏析。采用间歇式高能超声处理可有效的控制反应速率，进一步使合金成分均匀，也可减少反应过程中的氧化烧损。从而所制得的铝钆中间合金成分稳定，氧化夹杂以及成分偏析少。

综上所述，也可从附图中看出，采用本发明得到的铝钆中间合金的组织中共晶组织细小且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便。