[发明专利]一种制备铝铈中间合金的方法

说明书

一种制备铝铈中间合金的方法，首先按稀土铈占合金比例的质量分数为5~30%的量，将铝锭和稀土铈放入试管，试管安装在真空熔炼炉中；接着抽真空至8~10Pa，随后充入氩气400~500Pa；打开加热开关，至合金完全熔化，保温40~60s，静置20~30s后，重新打开加热开关100~120s，停止加热，按下喷铸按钮，合金液从试管小孔喷入模具中，冷却4~5min，泄去真空，即可取出试样。本发明具有以下独特性：（1）稀土不会出现烧损；（2）稀土和铝锭之间能够充分反应，合金组织细化，生成的稀土相尺寸更为细小，分布也更加均匀；（3）操作安全环保，工艺稳定，制造周期大大缩短。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种制备稀土中间合金的方法。

背景技术

稀土金属在物理、化学性质上区别于其他金属是基于其原子和离子的电子结构不同，所以稀土金属原子和离子的电子结构是稀土金属物理和化学的基础。由于稀土元素内层电子处于不饱和状态，因此稀土往往具有其它金属元素所没有的许多独特性质，而这些特性可较好的满足新型材料的要求。随着科技的发展，稀土在现代工业生产中扮演的角色也越来越重要。稀土作为变质剂在有色金属合金中的应用比较广泛，但是大部分的稀土在加入到合金中时容易发生烧损，稀土元素含量很难控制，较好的方法是以中间合金的形式加入到合金中。按照遗传性原理：中间合金的微观组织和质量对所需要的合金的组织性能和质量有着特别的影响，有时这种影响起着决定性的作用，只有使得中间合金的组织细密、分布均匀，才能获得更好质量的产品，因此稀土中间合金的制备至关重要。

目前制备铝-稀土中间合金的方法有以下几种。直接熔合法：是将稀土金属按一定比例加入到高温铝液中，通过搅拌保温，最终制得中间合金。该方法的缺点是：加入的稀土金属烧损较为严重，而且容易造成局部成分偏析、分散不均匀等缺陷。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。该方法的缺点是：合金成分波动范围大，比较难控制，而且在电解过程中会产生有毒气体，对人体健康和环境造成一定的影响。高能超声法：是在直接熔合法的基础上通过高能超声仪发射出高能量的超声波处理中间合金熔体，最终获得所需的稀土中间合金。该方法的缺点是：稀土金属加入熔体的过程中会出现部分烧损，如果超声功率和时间控制不好的话稀土金属间化合物容易产生团聚和偏析。另外整个制备过程主要包括熔炼、超声、保温等阶段，制备周期较长。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种用真空熔炼制备铝铈中间合金的方法，以获得的组织细小，稀土金属间化合物尺寸较小，分布也较为均匀的铝铈中间合金。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种用真空熔炼制备铝铈中间合金的方法，包括以下步骤。

（1）用砂纸打磨纯铝锭表面，然后用酒精清洗，去除表面杂质，接着将打磨好的材料放入干燥箱中烘干备用。按占合金比例质量分数为5~30%的量称取稀土铈，切成小块，用铝箔纸包裹备用。

（2）把备用的铝锭和稀土铈放入石英试管中，接着将试管固定在快速凝固真空熔炼炉中的金属感应加热管中。关上熔炼炉的舱门，打开真空泵抽真空，等到舱内气压约为8~10Pa时，即完成抽真空状态，随后向舱内充入保护气体氩气约400~500Pa。

（3）准备就绪后，打开感应加热设备，感应电流设置为10~12A，加热初始阶段，可见试管中微微发红，合金开始熔化，80-90s后，合金基本完全熔化，接着保温40~60s，保温完后立即关闭加热开关，静置20~30s。

（4）重新打开加热开关，约100~120s后，停止加热，按下喷铸按钮，合金液从试管小孔中喷入模具中，冷却4~5min后，泄去真空，即可取出试样，铝铈中间合金制备完成。