[发明专利]铁铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种铁铝合金及其制备方法，铁铝合金按重量百分比铁占50‑80%，余量为铝。该方法包括：将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，铝液的温度为700‑800℃；将金属铁原材料加入到熔融的铝液中，加炉盖、测压、通氩气使得磁感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌；通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000~1500℃之间；合金化完成后，冷却至1000℃左右，打开炉盖，取出铁铝合金。相对于现有产品，本发明制得的铁铝合金中铁与铝充分合金化，提升了铁元素添加剂在铝材加工熔炼过程中铁作为合金添加元素在熔融铝液中的吸收率和被加工铝材的物理性能，降低了生产过程的环境污染。

技术领域

本发明涉及铁铝合金及其制备技术领域，尤其涉及一种铁铝合金及其制备方法。

背景技术

在铝合金材料(例如航空用铝板、罐料用铝板及PS版基用铝板等)的生产加工过程中，通常需要向熔融的铝熔体(温度一般控制在740-750℃之间)中加入金属铁元素，使得金属铁和铝形成密集链接状网状结构的铝铁合金金属间化合物，以显著改善铝材的物理性能。但是，由于金属铁的熔点为1538℃，而铝熔体的熔炼过程温度控制一般是740-750℃之间，为了将金属铁快速溶入到铝熔体中并使其和铝形成金属间化合物(铝铁金属间化合物)，目前主要有如下几种方式：

第一种方式是向铝熔体中加入计算量的铁添加剂，这种铁添加剂是由一定目数的铁粉和经过机械加工方式破碎的氟铝酸钾(KAlF₄，俗称PAF)经物理方法均匀混合后通过机械压力(油压、气压等)方式压成饼状物，该饼状物的比重因大于熔融的金属铝液，将这些饼状物投入到金属铝液中，由于PAF的助熔作用，使得金属铁能够快速的熔解进入到铝液中并和铝形成金属间化合物(合金)，但由于PAF的主要成分含氟元素(F)，导致在生产过程中由于氟元素(F)的挥发和清理(精炼)造成环境污染。

第二种方式是将助熔剂氟铝酸钾(KAlF₄，俗称PAF)替换成铝粉，由于铝粉在740℃时会燃烧生成氧化铝并同步产生大量的热能，这种铝粉燃烧时产生的热量能够促使铁粉快速的熔入到铝熔体中，并使熔入铝熔体中的金属铁和铝形成合金(金属间化合物)，但是由于在整个过程中铝粉的燃烧放热后完全氧化成为氧化铝，这种氧化铝会部分进入熔融的铝液中，对铝熔体的净化构成了负面作用，同时由于铝粉的成本较高，完全燃烧后的氧化铝只能成为熔炼过程中的渣加以清除增加了生产成本。

为了解决这些技术问题，目前在铝合金材料(各类型材、各类板材、各类棒材等)的加工过程中通常在740-750℃的熔融铝液中加入计算量的铁元素添加剂，俗称铁剂，以提高所生产铝材的强度。目前流行使用的铁剂常用的规格有70铁剂(铁含量70％，重量比)、75铁剂(铁含量75％，重量比)、80铁剂(铁含量80％，重量比)、85铁剂(铁含量85％，重量比)等，目前通常采用以下两种方式生产铁剂：

1、将一定目数的铁粉和一定目数的氟铝酸钾(俗称PAF)粉末均匀混合后用机械方式通过压力和模具结合压成饼状，其比重应大于铝熔体的比重，以保证该饼状物添加过程中可以沉入铝熔体中，尽量避免被空气氧化。

2、将一定目数的铝粉和一定目数的铁粉混合均匀，然后用机械方式通过压力和模具结合压成饼状物，其比重应大于铝熔体的比重，以保证该饼状物添加过程中可以沉入铝熔体中，尽量避免被空气氧化，其中，铁粉按重量占比70％或者75％、80％、85％等，铝粉按重量占比30％、25％、20％、15％。在商业上也通称为70铁剂、75铁、80铁剂、85铁剂等。

这两种铁剂的生产方式，其产品是铁和铝或者铁和PAF的物理混合物，这种物理混合物作为铁元素的添加剂在加入到熔融的铝液中时，所生产铝材强度的增加必须经历两个步骤才能完全形成金属间化合物(铝铁合金)，第一步是元素铁在熔融铝液中的溶解过程；第二步是溶解进入铝液后的金属铁和铝合金化(形成金属间化合物)的过程；这两个过程的完成存在有如下缺陷：

1.过程中元素铁可能被空气中的氧气氧化形成氧化铁而漂浮在铝液的表面影响金属铁在冶炼过程中的吸收率；