[发明专利]一种铝铍中间合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铝铍中间合金及其制备方法，所述铝铍中间合金的原料包含0.05‑0.4重量份的锡，0.05‑0.3重量份的锌，1‑5重量份的铍，93‑98重量份的铝。铝铍中间合金是首先将铍‑锡‑锌混合熔体，与铝熔体混合均匀，进行自然冷却降温，待熔体降温至850‑900℃时，进行快速冷却至室温，得到所述铝铍中间合金。本发明首先在铍熔体中掺入少量的锡和锌，共同作用下得到了混合均匀的铍‑锡‑锌混合熔体，锡和锌的加入，降低了混合熔体的熔融温度，以和铝熔体更好，更均匀的完成混合。本发明还采用自然冷却‑快速冷却的两段式冷却工艺，减少了铍的偏析，使铝铍中间合金表现出优异的力学性能和抗应力松弛性能。

技术领域

本发明属于合金领域，具体涉及一种铝铍中间合金及其制备方法。

背景技术

中间合金是以一种金属为基体，将一种或者几种单质加入其中，以解决该金属单质易烧损、高熔点不易熔入、密度大易偏析等问题或者用来改善合金性能的特种合金，是一种添加型的功能材料。

铝基中间合金主要是用来调整铝熔体成分的一种添加剂产品，它是将一些融化温度较高的金属元素，用熔融法和铝生产中间体，这种中间体的熔化温度显著降低，从而使一些熔解温度较高的金属元素在较低的温度下加入到铝液当中，以调整熔体的元素含量。铝铍能显著改善合金的组织结构，细化晶粒，增加强度，改善铝或镁的清洁、流动性、耐腐蚀性。

铝铍合金按照其中铍的含量分为铍基铝合金和铝基铍合金，其中含铍量较低的成为铝基铍合金，也称之为铝铍合金，含铍量低于5％的称为铝铍中间合金，一般用于其他合金材料的添加材料。一般商品化的有Al-Be-1，Al-Be-3，Al-Be-5，其中铍含量分别在0.9-1.2％，2-4％，4-6％，根据不同需求可以选择不同铍含量的铝铍中间合金。铝铍中间合金主要适用于铝合金、镁合金熔炼中，可以改善镁和铝的清洁、流动性、耐腐蚀性，保护镁和铝的氧化及燃烧，减少元素的氧化损失，改善合金的组织结构，细化晶粒，增加强度。

目前现有技术中，铝铍中间合金的制备工艺主要是将铍和铝的熔体在炉中，在保护剂或者保护气氛下作用下进行熔融混合得到。但是铍和铝的熔点差异较大，铍的熔点在1280℃，而铝的熔点为660℃。并且通过铍铝的相图可知，其合金在650℃附近实际是发生了共晶反应，并不是纯相材料。熔炼时间和凝固时间的长短对铝铍中间合金的性能具有影响。在超过铝的熔点后，熔炼时间越长，氧化铝的含量就会越高，金属氧化物夹渣的形成，会影响铝铍中间合金作为添加剂的性能，降低了合金的致密性、延展性、硬度。但是熔炼时间过短，会使铝铍中间合金中的铍颗粒大小不均，并且可能伴有微气孔的缺陷，对合金的性能有所影响。凝固时间过短，会出现各项异性的粗颗粒或者片状组织，并且也会产生微气孔的缺陷；凝固时间过长，会发生铍和铝的两相分离，产生枝晶，偏析的现象，造成性能变劣，甚至无法使用。

因此亟需开发一种新的铝铍中间合金的制备方法，减少制备工艺中的枝晶、偏析现象，减少中间合金中氧化物的夹渣，改善铍在铝基体中分散情况，以提升铝铍中间合金作为其他铝合金制备时的添加剂的性能。

CN202010477768.3公开了一种铝铍合金粉末的制备，其实在真空环境下，利用电弧法是铝源熔融形成液膜，并且通过离心力使液膜破碎，该专利方法虽然能使铝铍合金融合更加均匀，但是所用真空熔炼设备内部还需要离心设备，操作复杂，成本高昂。

CN201610754243.3公开了一种低铍铝合金及其制备方法，其包含铍1-5wt％，铝中间合金93-98wt％，其他微量元素0.1-2wt％。其实通过调整微量元素的种类和比例，通过冷却水骤冷得到低铍铝合金。其直接使用冷却水骤冷，会出现导致合金性能变劣的粗颗粒，或者微气孔，因此该专利方法所得中间合金的韧性不足。