[发明专利]一种铝铁锰中间合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝铁锰中间合金，其特征在于：该铝铁锰中间合金的质量百分比组成为Fe：20～30wt％，Mn：20～30wt％，Cu：3～7wt％，Mg：0.003～0.05wt％，余量为Al及不可避免的杂质元素。本发明根据高力黄铜Al、Fe、Mn三种元素含量的要求，设计一种铝铁锰三元中间合金，能够合理控制中间合金相的形貌、尺寸和分布比例，获得成分偏析小、相组成合理、熔炼金属收得率高的铝铁锰中间合金，解决目前高力黄铜熔炼存在的Fe、Mn元素不易添加、合金成分难调控的难题。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种铝铁锰中间合金及其制备方法。

背景技术

中间合金是由两种或三种组元组成，其中一种或两种为难熔或易烧损的组元，它是过渡合金，铜合金熔炼使用中间合金的目的是为了便于加入高熔点或易氧化烧损的合金元素，缩短熔炼时间、降低金属烧损，获得成分均匀、准确的铜合金。

高力黄铜是由Cu、Zn、Al、Fe、Mn五种主要元素组成的复杂黄铜合金，具有优异的耐磨性能，用于制造各种工程机械关键耐磨零部件，欧标牌号是CuZn25Al6Fe3Mn3，美标牌号是C86300，该合金化学组成为Cu：60～65wt％，Mn：2.5～5.0wt％，Al：5.0～7.5wt％，Fe：2.0～4.0wt％，Sn≤0.2wt％，Ni≤0.5wt％，Pb≤0.2wt％，Si≤0.1wt％，余量为Zn。

高力黄铜熔炼通常使用紫铜、锌、铝、铁、锰和一定比例高力黄铜角料作为原料，由于Fe的熔点高达1538℃，Mn的熔点也有1244℃，而黄铜熔点一般在900～1000℃，熔炼温度通常在1000℃左右，熔炼时直接添加纯铁、纯锰，需要提高熔炼温度，长时间熔炼才能完全熔化，而且由于高力黄铜的元素复杂，很难调控合金化学成分，如果采用添加Cu-Fe、Cu-Mn中间合金的方法，虽能解决铁、锰难熔化的问题，但是由于高力黄铜中Fe、Mn含量高，需要加入大量的Cu-Fe、Cu-Mn中间合金，增加了原料成本，而且Cu-Fe中间合金的温度仍然达到1200℃以上，也不容易在黄铜中快速熔化；另外Al直接加入黄铜时，会大量放热，造成熔体局部过热，影响熔体质量。

如果将高力黄铜中的Al、Fe、Mn三种金属预先按一定配比制备成三元中间合金用于高力黄铜熔炼，不仅可以大大加快熔化速度，缩短熔炼时间，而且由于三组元成分已按比例搭配，比较容易获得较为准确的合金成分，但三元中间合金的成分偏析、相组成、熔炼金属收得率是工艺控制难点，因此，需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种成分偏析小、相组成合理、熔炼金属收得率高的铝铁锰中间合金。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种铝铁锰中间合金的制备方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铝铁锰中间合金，其特征在于：该铝铁锰中间合金的质量百分比组成为Fe：20～30wt％，Mn：20～30wt％，Cu：3～7wt％，Mg：0.003～0.05wt％，余量为Al及不可避免的杂质元素。

Fe：Fe在Al中的固溶度很低，其含量一旦超过固溶极限，首先会和Al形成Al₃Fe脆性相，增加合金的脆性，当Fe含量超过30wt％，Fe的成分偏析较严重，且三元合金相Al₃Fe比例会增加，超出本发明控制的上限。

Mn：Mn与Al、Fe形成脆性的Al₃FeMn化合物，Al₃FeMn是Mn固溶于Al₃Fe置换出部分Fe的产物。Mn的含量低于20wt％，Al₃FeMn相比例会减少，而且作为中间合金加入到高力黄铜中，Mn含量会不达标，需要另外添加Mn；Mn含量高于30wt％，虽然能促进Al₃FeMn相形成，但是作为中间合金加入到高力黄铜中，Mn含量会超标。