[发明专利]一种镁锂合金用精炼熔剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镁锂合金用精炼熔剂及其制备方法，所述熔剂包括如下质量百分比含量的各组分：氯化钾(KCl)20～50％，氟化钾(KF)15～40％，溴化钾(KBr)20～40％，氯化锂(LiCl)5～15％，氟化锂(LiF)5～10％，碳酸盐发泡剂1～3％；所述碳酸盐发泡剂包括碳酸锂、碳酸钾的一种或多种。本发明的熔剂优化了各成分的比例，具有较佳的熔点、粘度与润湿性，同时在使用过程中发泡剂受热产生惰性气体，气泡上浮过程中可带出部分夹杂至熔体表面，因此降低了熔剂用量，且不易混入合金液，利于与熔体分离，保证铸锭质量。

技术领域

本发明涉及的是一种镁锂合金用精炼熔剂及其制备方法，尤其是一种铺开性和流动性良好且具有促进夹杂团聚作用的镁锂合金精炼熔剂，用于净化镁锂合金熔体，对镁锂合金保持惰性，属于金属材料及冶金类领域。

背景技术

现代工业对超轻高强结构材料的需求越来越明显，由于镁锂合金具有显著的优势而被科学工作者密切关注。作为迄今为止最轻的金属结构材料，工业上一般镁锂合金的应用密度仅相当于镁合金密度的1/2～2/3。镁锂合金还具有弹性模量高，抗压屈服强度高，各向异性不明显，塑性和冲击韧性好，对缺口不敏感和良好的阻尼性能，抗高能粒子穿透能力强等一系列的优点。因此可应用在航空航天方面作为减小振动、降低宇宙射线对电子仪器设备干扰的结构材料。

由于镁锂合金大型结构件一般无法采用变形方法生产，因此针对复杂结构件一般要在大气环境中进行熔炼铸造。合金中的镁和锂属于活泼金属元素，极易在空气条件下发生氧化燃烧，不仅造成生产材料的浪费，还极大威胁人身与设备安全。因此，镁锂合金熔炼过程中要进行熔体处理，避免元素损失与消除夹杂，保证熔体的纯净性与铸锭的稳定性。净化熔体一般有沉降法、吹气法、过滤法和熔剂法，其中吹气法与过滤法暂无成熟的研究与应用，沉降法效果不理想，故镁锂合金的精炼工艺一般为熔剂净化。目前所用的净化熔剂主要为氯化锂、氟化锂、氟化钙系熔剂[如文献《Mg-14Li-X镁锂合金制备工艺及其组织性能的研究》，易庆喜，2007年湖南大学材料科学与工程学院硕士学位论文，P23-36)所述]，但其在精炼过程中氟化钙较易与熔体中的锂元素发生反应，虽然去除了夹杂，但引入新的杂质元素，增加了对熔体的污染，影响铸锭的质量；若采用普通镁合金系熔剂[如文献《镁合金熔体纯净化技术的研究进展》，刘汪涵博等，2015年铸造第64卷第6期P521-527)所述]，此时锂会与其中主要成分氯化镁(MgCl₂)发生反应，大量消耗熔体中的锂元素，铸锭成分十分不稳定，无法作为工业上的稳定应用。

综上所述，为提高镁锂合金熔炼的精炼效果，研制一种新型的精炼有效、成本低廉、对熔体污染小、并利于与熔体分离的镁锂合金精炼熔剂是扩大镁锂合金铸件生产应用、提高铸件质量的一项迫在眉睫的任务。

发明内容

本发明的目的在于克服现有镁锂合金精炼熔剂的不足，提出一种在使用过程中不与锂元素发生反应且具有吸附作用的镁锂合金用精炼熔剂及其制备方法；在使用过程中，精炼剂中的吸附物质受热分解持续地释放出微小惰性气体气泡，气泡上浮的过程中会吸附非金属夹杂物，使其团聚成大颗粒，大大提高了各类夹杂物的去除率，精炼效果稳定，且易与合金液分离方便扒渣。

为实现这样的目的，本发明提供的镁锂合金精炼熔剂的化学组分中没有加入会与锂元素发生反应而产生损耗的氯化镁与氟化钙，转而加入了一定量的碳酸盐发泡剂，所述碳酸盐发泡剂包括碳酸锂、碳酸钾的一种或多种；作为精炼剂时能与熔体中的夹杂物充分接触以去除夹杂物；同时，本发明提供的镁锂合金精炼熔剂优化了溴化钾、氯化锂、氯化钾、氟化钾、氟化锂的成分范围，具有较好的保护与除杂效果。与普通精炼剂相比，加入的溴化钾起到聚渣与分离作用，利于熔渣与熔体的分离；加入的氯化钾与氟化钾具有提高熔剂铺开性与流动性的作用，比氯化锂和氟化锂熔点更低，提升的铺开性与流动性更好；未添加氟化钙，避免了锂与其反应所造成的锂含量损失；降低了氯化锂和氟化锂的添加量，缘于钾盐相比锂盐成本更低，更利于工业推广。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：