[发明专利]一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法

说明书

本发明涉及一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法。本发明首先将氧化钪、铝锭和溶剂按照质量比（2～4）：（20～35）：（0.01～0.1）进行称量，然后将氧化钪和溶剂放入球磨机中进行球磨混匀，然后取出混合物料装入非真空中频感应炉中，将铝锭插入氧化钪和溶剂混合物料中发生铝热还原反应，撒入打渣剂进行扒渣，将铝热还原反应后的熔融物料进行立式浇铸，快速冷却得到铝钪中间合金锭，最后进行表面处理和检测包装得到本发明的铝钪中间合金。本发明的溶剂能够将氧化钪的纯度要求从99.9%降低到60～95%，能够显著降低原料氧化钪的单价成本，从而降低产品铝钪中间合金的价格，有利于最终制备低价的铝钪合金，推广铝钪合金在汽车、铁路和航空航天器领域的应用。

技术领域

本发明属于金属合金制备技术领域，尤其是涉及一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法。

背景技术

铝钪合金在铝合金中具有特殊的优异性能，被应用于航空航天工业上作为结构材料。之前由于原材料的高成本，极大限制了铝钪合金的应用。近些年来，随着钪冶炼技术的发展，钪原料成本大幅下降，而在制备铝钪合金的技术发展日渐成熟，使铝钪合金的加工制备成本逐步下降。国内科研院所曾作过调研，如果铝钪合金的成本达到400元/Kg，其就有可能被应用于汽车的结构部件当中。今后的城市地铁、高铁、超高音速飞机和无人机等领域也是其巨大的潜在市场。

铝钪合金最经典的生产方法是金属对掺法，即将制备的纯金属钪加入到熔融的高温液态铝金属中，让其慢慢充分熔化，通过搅拌形成均匀的铝钪中间合金。然而该方法生产成本高昂，不具有工业生产推广应用的实际意义。目前的生产方法是利用铝直接还原氧化钪制备铝钪合金。该方法的氧化钪成本比经典的金属对掺法纯金属钪成本降低90%以上，同时能够避免合金中钪的严重偏析，能够实现铝钪合金的工业化生产。

虽然氧化钪成本比纯金属钪成本降低，但是一般的铝热法制备铝钪中间合金要求纯度到达99～99.9%的氧化钪，目前国内市场上纯度99.9%的氧化钪价格为10000元/Kg，而纯度95%的氧化钪价格为5000～6000元/Kg，纯度为60～70%的低品位氧化钪价格更低至2000～3000元/Kg，但目前的生产方法中还无法直接利用纯度为60～70%的低品位氧化钪来制备铝钪金属合金。此外由于普遍采用高纯度的氧化钪来制备铝钪中间合金，没有比较好的溶剂辅助融化，因此需要很高的温度才能使各原料达到熔融状态，耗能较高，而且需要真空条件或者惰性气体保护，生产成本较高。

因此，开发一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法，采用纯度为60～70%的低价格氧化钪来制备铝钪中间合金，降低原料加热的能耗和采取非真空或惰性气体环境，有利于进一步降低铝钪中间合金的制备成本，扩大铝钪中间合金的应用范围，让铝钪合金这一优异材料更好地

中国专利（CN201610463339.4）一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法和（CN200910242633.2）一种铝钪中间合金的制备方法，均为还原法制备铝钪合金，但都使用了氟化物和氯化物，对环境会造成污染。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用低品位氧化钪制备铝钪中间合金的方法，包括以下步骤：

（1）混料：将二氧化硅、氧化镁、氧化铝、聚乙二醇2000、煤油混合制备溶剂，

（2）原料称量：将氧化钪、铝锭和溶剂按照质量比（2～4）：（20～35）：（0.01～0.1）进行称量，再将溶剂和氧化钪放入球磨机中进行球磨混匀，然后取出氧化钪和溶剂混合物料；

（3）装炉升温：将氧化钪和溶剂混合物料装入非真空中频感应炉中，将铝锭插入氧化钪和溶剂混合物料中，以50～100 W/min的匀加速功率进行升温；