[发明专利]前驱体工艺制备镁钪合金的方法及该方法制备镁钪合金

说明书

本发明提供了一种前驱体工艺制备镁钪合金的方法及该方法制备镁钪合金。该方法包括以下步骤：S1，将镁粉与粉末状含钪熔盐混合，得到混合粉末；S2，将混合粉末进行热压，形成块状前驱体；S3，将块状前驱体加入至镁熔体中进行热还原反应，得到镁钪合金。因块状前驱体中已经有镁粉与含钪熔盐相互分散并接触，在将该前驱体投入至镁熔体后，刚开始的升温熔化过程中即使含钪熔盐还未来得及熔化分散开来，也能够与前驱体中本身携带的镁发生热还原反应，还原制得的金属钪也能够迅速扩散于镁熔体中。这就有效避免了热还原过程中钪的烧损，提高钪原料利用率，显著降低生产成本。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体而言，涉及一种前驱体工艺制备镁钪合金的方法及该方法制备镁钪合金。

背景技术

微量钪元素可显著细化镁合金晶粒组织，提高合金性能，改善镁合金的耐蚀性、抗热性、可焊性等，同时镁钪合金还具有优异的形状记忆功能性。镁钪以上诸多的优异性能，可广泛应用于汽车、轨道交通、军工科防、航空航天等领域。

目前制备镁钪合金的方法主要有对掺法、热还原法和熔盐电解法。对掺法是在保护气氛下，将金属钪直接加入到熔化的镁熔体中，但镁、钪两者的熔点差别太大，需要长时间高温状态下将钪熔化，容易引起镁的燃烧和钪的烧损。熔盐电解法是将含钪化合物加入熔盐电解质中，在惰性气体保护下，电极析出的金属钪扩散进入镁合金熔体中形成镁钪合金，所需装置复杂，需经常更换电解槽，钪的转化率较低，能耗大、成本高。热还原法是以含钪化合物为原料，在液态熔盐体系下，以金属镁为还原剂，高温将钪原料被还原为金属钪，并向镁熔体中扩散，最终浇铸得到镁钪合金，操作简便，设备要求低、易于实现工业化生产。

然而，目前的热还原过程中在将含钪熔盐加入至镁熔体后，往往因含钪化合物还未来得及扩散熔化和热还原就在高温下发生钪烧损的现象，以至于钪原料的利用率不够，造成了生产成本过高，且资源浪费严重。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种前驱体工艺制备镁钪合金的方法及该方法制备镁钪合金，以解决现有技术中利用热还原法制备镁钪合金时存在的钪原料利用率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种前驱体工艺制备镁钪合金的方法，其包括以下步骤：S1，将镁粉与粉末状含钪熔盐混合，得到混合粉末；S2，将混合粉末进行热压，形成块状前驱体；S3，将块状前驱体加入至镁熔体中进行热还原反应，得到镁钪合金。

进一步地，粉末状含钪熔盐为无水氯化物熔盐。

进一步地，无水氯化物熔盐包括氯化钪和碱金属氯化物，且氯化钪和碱金属氯化物的摩尔比为1:3～6。

进一步地，碱金属氯化物为氯化钾和氯化钠。

进一步地，镁粉与粉末状含钪熔盐的重量比为(1～10):10。

进一步地，镁熔体与块状前驱体的重量比为100:(1～60)。

进一步地，步骤S2中，将混合粉在100～400℃温度、100～600MPa压力下保压10～30min，形成块状前驱体；优选地，块状前驱体的尺寸为20mm～50mm。

进一步地，步骤S3中，热还原反应的温度为850～1000℃，反应时间为30～180min。

进一步地，镁粉的颗粒尺寸为50～300目，纯度大于等于99.0wt％。

根据本发明的另一方面，还提供了一种上述方法制备得到的镁钪合金。