[发明专利]钙热还原法制备铝钇中间合金的方法

说明书

本发明公开了一种钙热还原法制备铝钇中间合金的方法，包括：按铝钇中间合金的成分计算并称量铝金属、钇的卤化物、碱金属卤化物，以及金属钙或铝钙中间合金；将铝材放入加热炉中熔化后，按比例加入钇的卤化物和碱金属卤化物至熔化；加入金属钙或铝钙中间合金，在750～1500℃保温热还原20～200min；待热还原反应完成后，扒渣，加入过量精炼剂进行除钙，待合金中钙含量小于50ppm时，降温到700～850℃浇铸并冷却，水浸除渣，获得铝钇中间合金。本发明制取成本低，铝钇中间合金偏析小，适合工业化生产和规模化应用。

技术领域

本发明涉及一种稀土铝中间合金制备的技术，具体说，涉及一种钙热还原法制备铝钇中间合金的方法。

背景技术

随着科技的进步，高铁、电子、信息、远洋、汽车、航空航天新材料等工业领域用铝量日益增加，铝合金的应用也越来越广泛。

自然界中，钇与其他重稀土元素共生存在，且在地壳中丰度较高。重稀土矿的名称通常也以钇作为代表，如磷钇矿、褐钇铌矿、高钇离子型矿和中钇富铕离子型矿等。有资料报道，我国氧化钇工业储量达22万t，约占世界总储量的43％，居世界首位。

钇对铝及铝合金具有细化、变质、净化的作用，可提高铝及铝合金力学性能和耐腐蚀性能。

(1)钇对铝板的作用。

在纯铝中加入微量稀土元素钇后，铝板轧制后出现了反常的高强织构-旋转立方织构，而通常在轧制织构中容易出现的铜型及黄铜型织构取向密度则很低。这种单一的高强织构，造成在冲压过程中形成4个45°方位的制耳。通过再结晶热处理，虽然旋转立方织构强度有所增加，但同时又出现了具有较高强度的{111}、{112}织构，在两种织构的相互作用下，板材在冲压过程中制耳率明显下降，并形成微弱的90°方位制耳，有效改善了高纯铝板的冲压性。

(2)钇对铝合金导线的作用。

在含Zr量为0.1-0.5wt％的铝合金中添加少量的钇制成的高强度稀土铝合金导线，具有高的抗拉强度、耐热、耐震和抗腐蚀性能，而不影响导电率，这类合金材料已用于35千伏和10千伏输电线及12路载波通讯线路上。这些产品在数年的使用过程中经历过12级以上的台风及盐雾的袭击，仍安然无恙。含钇的铝合金导线由于强度高，不用钢芯加强即可使用，因而节省了大量优质镀锌钢丝。采用这种合金线做高频载波通讯线，由于电气性能好，线路中的增音站可减少1/3左右。钇可以提高铝导线的使用温度、改善耐热耐震性，载流量为一般铝导线的1～2倍。

(3)对Al-Li合金的作用。

钇可明显细化Al-Li-Cu-Mg-Zr合金的铸态晶粒，加入0.1％Y可使合金中相分布均匀化，所以改善了合金的塑性。当Y加入量增加到0.5％，合金的强度提高，但过量的Y会导致Y在晶界偏聚，塑性比加入0.1％Y时有所下降。加入一定量的Y会使合金的断裂方式发生改变，不加Y时合金断口为穿晶韧窝型和沿晶塑性混合特征，并且沿晶有二次裂纹，加入0.5％Y时合金断口为穿晶剪切特征。另外，添加少量的稀土Y可改善Al-Li合金的高温抗氧化性能。

由于金属钇较活泼，易氧化，烧损严重，钇的熔点与铝合金的熔点差异较大，且钇在铝及铝合金中的添加量一般为千分之几，直接添加时烧损严重，且不易均匀加入，故一般以铝钇中间合金的形式加入铝合金内。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种钙热还原法制备铝钇中间合金的方法，制取成本低，铝钇中间合金偏析小，适合工业化生产和规模化应用。

技术方案如下：

一种钙热还原法制备铝钇中间合金的方法，包括：

按铝钇中间合金的成分计算并称量铝金属、钇的卤化物、碱金属卤化物，以及金属钙或铝钙中间合金；

将铝材放入加热炉中熔化后，按比例加入钇的卤化物和碱金属卤化物至熔化；