[发明专利]一种高钪含量铝钪合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高钪含量铝钪合金及其制备方法，该合金主要用于特殊领域溅射靶材，属于高性能铝合金材料制备技术领域。

背景技术

铝中添加一定的钪，可起到细化晶粒、提高再结晶温度、改善抗腐蚀性、提高强度和塑性等作用，因此铝钪合金具有高强度、耐腐蚀性、耐高温且可焊性好的综合性能，在航空航天、核能工程等尖端科技领域以及交通运输、家用电器等领域具有广泛的应用。随着科技的高速发展，以及各国对关键领域用关键材料研究的重视，对高钪含量铝钪合金靶材的需求也日益增加。

金属钪的熔点高达1541℃，化学性质活泼，与铝的熔点相差较大，直接熔合时两者不易混合均匀，形成的铝钪化合物晶粒粗大，偏析严重。因此制备铝钪合金时，钪必须以中间合金的形式加入。即制备铝钪合金前，需要先通过对掺法、熔盐电解法、金属铝热还原法等方法制备含钪中间合金。且现有工艺制备的铝钪合金中钪含量在0.05％～2.0％范围内，钪含量在10％以上的铝钪合金目前还未见报道。

因此，研究开发出一种简单、快速的制备高钪含量铝钪合金的方法，对于关键领域用溅射靶材的发展具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高钪含量铝钪合金。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案达到的：

一种高钪含量铝钪合金，其特征在于：钪元素的质量百分含量为55％～70％，其余为铝元素。

优选地，所述合金的厚度为5～20mm，致密度≥99％。

本发明的另一目的提供一种简单、快速的制备高钪含量铝钪合金的方法。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案达到的：

一种高钪含量铝钪合金，其制备步骤如下：

1)将铝粉和钪粉分别过不同目数的筛子，筛分出所需粒度的原料；

2)按铝钪合金的成分含量计算出每炉烧结所需的原料铝、钪的重量，分别称取；

3)将铝粉和钪粉混合放入行星球磨机中，使粉末机械合金化；

4)将研磨好的铝钪混合粉末装入模具，预压，将模具装入烧结炉，抽真空，充氩气洗炉，再抽真空，然后，设定升温和加压程序，充氩气，出炉，得到铝钪合金。

优选地，所述步骤1)中所述筛分出的铝粉为200目，钪粉为50～100目。

优选地，所述步骤1)中所述铝粉的纯度≥99.99wt％；所述钪粉的纯度≥99.9wt％。

优选地，所述步骤2)中所述钪粉的量为55～70重量％。

优选地，所述步骤3)中所述行星球磨机的球磨速度为200～800r/min，正反转交替进行研磨2～5小时。

优选地，所述步骤4)中所述模具为陶瓷模具、石墨模具或硬质合金模具。

优选地，所述步骤4)中所述预压利用液压机进行，所述液压机的压力为0～20MPa。

优选地，所述步骤4)中所述再抽真空的压力为1×10^-1～1×10^-3MPa。

优选地，所述步骤4)中所述设定升温和加压程序：设定升温速率为100℃/min，保温时间为：10～30min，压力为45～70MPa。

优选地，所述步骤4)中得到所述铝钪合金后，利用喷砂机除去合金表面的石墨纸，然后打磨处理样品，进行致密度等相关测试。

本发明利用粉末烧结法，通过调整原料的粒度、烧结工艺参数达到保证合金成分均匀性、提高合金致密度的目的。铝钪合金的厚度：5～20mm，致密度≥99％，钪元素的质量百分含量为55％～70％，其余为铝元素。

本发明的主要优点：该方法操作简单、昂贵的金属钪的利用率高、有利于产业化应用。通过此法制备的铝钪合金具有致密度高(≥99％)、钪含量高(55％～70％)、成分均匀性好且后续可加工性好的特性，满足特殊领域用溅射靶材的需求。

下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

具体实施方式

实施例1