[发明专利]一种铝铪合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体的说是一种铝铪合金的制备方法。

背景技术

在工业生产中，微量的铪添加运用于超轻的铝基合金中与铝铪合金有相似的性质，甚至会表现出一些比铝铪合金更佳优良的性能，其同样具有细化铸态晶粒和铸锭均匀化处理时形成均匀弥散的Al₃Hf，抑制变形加工再结晶行为，控制晶粒大小和形状，从而提高铝合金的淬透性、断裂韧性、抗应力腐蚀性能等。相关合金制备工艺，比较常见铝铪合金制备，但鲜见文献报导铝铪合金的制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种杂质含量低、铪含量高且铪在合金中分布均匀的铝铪合金的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种铝铪合金的制备方法，包括：

将铝锶合金放置于坩埚底部，然后将二氧化铪与冰晶石、六氟铪酸钾、氯化钠混合均匀并覆盖于铝锶合金上部，各组分重量配比为：二氧化铪∶冰晶石∶六氟铪酸钾∶氯化钠∶铝锶合金＝22～25∶40～60∶40～60∶30～50∶80～130；

加热坩埚使其温度达到960～1150℃，反应90～120min，生成铝铪合金液；

将铝铪合金液浇入模铸，制成铝铪合金锭。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：

一种铝铪合金的制备方法，包括：首先将重量配比为铝∶锶＝26∶5、铝和锶的原料纯度≥99.8％的铝锶合金放置于石墨坩埚底部，再将纯度≥99.5％、细度≥500目的二氧化铪粉体与冰晶石、六氟铪酸钾、氯化钠混合均匀，各组分重量配比为：二氧化铪∶冰晶石∶六氟铪酸钾∶氯化钠∶铝锶合金＝23∶50∶50∶40∶100，然后加热坩埚使其温度达到990℃，反应105min，生成铝铪合金液，最后将铝铪合金液浇入模铸，制成铝铪合金锭。

本发明的有益效果在于：采用高纯二氧化铪为原料，通过原料成分控制和高温还原工艺，制备出杂质元素含量低(Al+Hf≥99wt％)、铪含量高(可达0.8-2.5wt％)且分布均匀的铝铪中间合金，且铪在合金中部分以小尺寸Al₃Hf化合物形式存在，可以抑制变形加工再结晶行为，控制晶粒大小和形状，从而提高铝铪合金的淬透性、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。整个制备过程无污染，成本低，覆盖剂和二氧化铪可重复利用，工艺简单易行。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。

本发明最关键的构思在于：采用铝锶合金为还原剂，高纯二氧化铪为原料，冰晶石、六氟铪酸钾和氯化钠为覆盖剂，通过原料成分控制和高温还原工艺，制备出杂质元素含量低、铪含量高且铪在合金中分布均匀的铝铪中间合金。

本发明提供一种铝铪合金的制备方法，包括：

将铝锶合金放置于坩埚底部，然后将二氧化铪与冰晶石、六氟铪酸钾、氯化钠混合均匀并覆盖于铝锶合金上部，各组分重量配比为：二氧化铪∶冰晶石∶六氟铪酸钾∶氯化钠∶铝锶合金＝22～25∶40～60∶40～60∶30～50∶80～130；

加热坩埚使其温度达到960～1150℃，反应90～120min，生成铝铪合金液；

将铝铪合金液浇入模铸，制成铝铪合金锭。

本发明的反应机理如下：

在960-1150℃高温条件下，还原剂铝锶合金熔融并在二氧化铪表面发生如下还原反应：Al-Sr+HfO₂＝Al-Hf+SrO₂，反应过程无污染，所使用覆盖剂六氟铪酸钾、氯化钠、冰晶石按一定配比组合，高温下可以起到助推二氧化铪表面锶热还原反应作用，从而制备出杂质元素含量低、铪含量高且分布均匀的铝铪合金，且铪在合金中部分以小尺寸Al₃Hf化合物形式存在，可以抑制变形加工再结晶行为，控制晶粒大小和形状，从而提高铝铪合金的淬透性、断裂韧性和抗应力腐蚀性能等。960～1150℃高温下覆盖剂与铝铪合金均呈液态，因覆盖剂密度小于铝铪合金液，可直接与铝铪合金液分离而重复使用，提高原料利用率，降低生产成本。

进一步的，所述铝锶合金的组分重量配比为：铝∶锶＝19～33∶3～7。

进一步的，铝和锶的原料纯度≥99.8％。

进一步的，所述二氧化铪为细度≥500目、纯度≥99.5％的粉体。

进一步的，所述坩埚为石墨坩埚。

实施例1