[发明专利]一种真空铝热还原生产镁锂合金的方法

说明书

一种真空铝热还原生产镁锂合金的方法，按以下步骤进行：(1)将白云石煅烧后磨细，与一水氢氧化锂混合均匀，制成球团；(2)球团在800～1100℃煅烧2～10获得煅烧料；(3)煅烧料磨细后与铝粉混合均匀，制成二次球团；(4)二次球团在真空度0.01～10Pa和1100～1250℃条件下真空还原，金属镁和金属锂被蒸馏出来，在结晶端冷凝合金化，形成粗镁锂合金；(5)粗镁锂合金在氩气气氛条件下加热熔化，加入精炼剂进行精炼，精炼渣捞出，合金熔体浇铸。本发明的方法无废弃物生成；制取的镁锂合金成分均匀，工艺简单，无危险，生产成本大幅度降低。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种真空铝热还原生产镁锂合金的方法。

背景技术

镁锂合金是密度最小的合金材料之一，被称为超轻合金，是航空、航天、兵器工业、汽车、3C产业等领域最理想的材料之一，未来具有广泛的应用前景。目前，工业应用的镁锂合金全部采用金属镁和金属锂兑掺的方法生产的。在生产过程中由于金属镁和金属锂活性高容易氧化燃烧，镁锂合金多在真空或惰性气氛条件下熔炼，此外，镁和锂的饱和蒸汽压都比较高，容易挥发，导致合金成分变化及成分不均匀；这些因素导致兑掺法生产镁锂合金成本很高，严重限制了镁锂合金的进一步推广应用。

金属镁和金属锂均可采用真空热还原的方式生产，且氧化镁与氧化锂的真空铝热还原温度基本相同，因此可以采用真空铝热还原氧化镁与氧化锂的方法，使镁和锂同时被还原为气态，并在气态时进行气相合金化直接冷凝为镁锂合金；专利CN102080164A公布了一种以氧化镁和氧化锂为原料，真空同步制备镁锂合金的方法，CN109536751A公布了一种以菱镁石和碳酸锂或氢氧化锂为原料真空铝热还原生产镁锂合金的方法，两个专利均提出铝热还原氧化镁与氧化锂的混合物制备镁锂合金的内容，但由于铝热还原氧化镁与氧化锂混合物的过程中，还原后还原渣主要物相为Li₂O·5Al₂O₃导致氧化锂还原率较低，氧化锂存在较多的损失，氧化锂的利用率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空铝热还原生产镁锂合金的方法，以白云石和一水氢氧化锂为原料，以铝粉为还原剂，真空热还原直接生产粗镁锂合金，镁锂粗合金经精炼制备成镁锂合金，制备的镁锂合金的含锂量在15～35％，并能够经调节成份后生产工业用镁锂合金。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将白云石在1100～1200℃条件下煅烧2～10小时，制成煅后白云石；将煅后白云石磨细至粒径≤0.15mm，制成煅后白云石粉；将煅后白云石粉与一水氢氧化锂混合均匀，制成球团；制团压力50～200MPa；

2、将球团升温至800～1100℃，并在800～1100℃条件下煅烧2～10小时；升温过程中，白云石中的CaO·MgO促进一水氢氧化锂的脱水；煅烧过程中氢氧化锂分解生成氧化锂，CaO和MgO在氢氧化锂的分解过程中充当骨料；煅烧完成后获得由CaO·MgO和Li₂O组成的煅烧料；

3、将煅烧料磨细至粒径≤0.075mm，然后与铝粉混合均匀，制成二次球团；制团压力50～200MPa；

4、将二次球团置于还原罐内，在真空度0.01～10Pa和温度1100～1250℃条件下进行真空还原，时间2～10小时，金属镁和金属锂以气态形式被蒸馏出来，在还原罐的结晶端冷凝并完成合金化，结晶形成粗镁锂合金；

5、将粗镁锂合金在氩气气氛条件下加热至500～700℃熔化，然后加入精炼剂进行精炼，精炼完成后在合金熔体上层和底部形成精炼渣；将精炼渣捞出，将合金熔体浇铸制成镁锂合金。

上述的步骤1中，煅后白云石粉与一水氢氧化锂的混合比例按质量比为煅后白云石粉:一水氢氧化锂＝(1.4～3.5):1。

上述的步骤2中，升温和煅烧时发生的主要反应的反应式为：