技术领域
[0001] 本
发明涉及一种中间合金及其制备方法,具体是一种铝锰二元素中间合金及其制备方法。
背景技术
[0002] 许多金属间化合物由于具有比重轻、强度高、高温
力学性能和抗
氧化性优异等特点,而被认为是一种理想的待开发的航空航天用高温结构材料。与其他金属间化合物相比,Ti-Al系由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性、较高的比熔点、较低的
密度以及
钛极高的比熔点,而成为近年来人们研究开发的焦点,其强度指标与
涡轮盘用普通
变形镍基
高温合金相近,而比重约为其一半。其抗氧化性能远优于普通钛
铝合金,与抗氧化性最好的镍基高温合金相近。钛铝金属间化合物已经成为新一代航空
发动机研究的热
门材料。
[0003] 研究表明,在TiAl合金中添加Mn元素后,使γ相晶格a和c轴都减小,并使c/a值接近1。Mn元素促使γ相中孪晶的形成,提高了TiAl合金的室温塑性。但金属Mn的熔点为1244℃,沸点为1962℃,其沸点低于钛铝金属间化合物熔炼时的
温度,极易挥发,容易造成Mn元素在
铸锭中的成分不均匀。
[0004] 通常情况下,通过相关元素的中间合金代替纯金属原料是解决熔炼偏析的首要途径,现有熔炼原料设计时Mn元素通过Al-Mn中间合金方式加入,
专利CN201210134316介绍了一种铝锰中间合金及其制备方法,包括如下组份:Mn20~30%、C≤0.05%、Fe≤0.3%、Si≤0.30%、N≤0.02%、O≤0.1%,余量为A1。专利CN201410338330介绍了一种高锰含量铝-锰中间合金及其制备方法,锰元素含量为40-70%,优选50-60%。这些中间合金均用于常规钛合金或者铝合金的制备,如果用来制备钛铝金属间化合物,需要额外添加纯铝豆或者金属锰,不利于成分均匀性和生产操作,为此,我们提出一种铝锰二元素中间合金及其制备方法。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服
现有技术的
缺陷,提供一种铝锰二元素中间合金及其制备方法,设计了钛铝金属间化合物生产特需的铝锰二元素中间合金来解决成分均匀性和元素挥发问题,以获得高
质量的钛铝金属间化合物铸锭。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供一种铝锰二元素中间合金,包括如下成份:Mn30~40%、微量元素0.1~0.3%,余量为Al。
[0007] 所述的微量元素包括Fe、O、C、N、Si。
[0008] 本发明还提供一种铝锰二元素中间合金的制备方法,包括如下步骤:
[0009] 1)按质量百分比称取高纯度金属铝豆和高纯度
电解锰的原材料,所述高纯度金属铝豆的质量百分比为55~65%,所述高纯度电解锰的质量百分比为35~45%;
[0010] 2)将高纯度电解锰
破碎成0.25~6mm大小的颗粒;
[0011] 3)将高纯度电解锰颗粒与高纯度金属铝豆混合均匀;
[0012] 4)将混合均匀的高纯度电解锰颗粒和高纯度金属铝豆的混合物,放入非
真空感应炉内加热
熔化,炉温加热到1700℃,
炉料熔化后保持温度在1600℃,
沸腾10~15分钟,让炉料熔化混合均匀,然后进行浇铸,即可得到铝锰二元素中间合金铸锭;
[0013] 5)将得到的铝锰二元素中间合金铸锭进行烘干,烘干后进行破碎,将铝锰二元素中间合金铸锭破碎成0.25~6mm大小的颗粒,然后将颗粒大小合格的铝锰二元素中间合金筛选出来。
[0014] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是:
[0015] 1.合金均匀化:在钛铝金属间化合物熔炼过程中,Mn元素容易挥发,造成铸锭成分
波动,采用本发明的锰二元素中间合金后,在钛铝金属间化合物制备时避免了电解锰的直接加入,可以使钛铝金属间化合物熔炼过程中Mn元素的挥发损失保持一致,保证钛铝金属间化合物的成分及其均匀性。
[0016] 2.提高效率,降低成本:以往钛铝金属间化合物制备时,需要加入一定量的铝豆,在原料混合压制过程中铝豆极易粘附在模具上,对模具造成损坏,粘模后还需要停止压制,清理模具,会大幅降低生产效率,采用本发明的铝锰二元素中间合金后,可以避免直接加入铝豆,减少铝豆对模具产生的损伤,提高生产效率,降低生产成本。
具体实施方式
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合
实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0018] 实施例1:
[0019] 以质量为单位,称取纯度为99.7%的高纯度金属铝豆55公斤,纯度为99.7%的高纯度电解锰45公斤,将高纯度电解锰破碎成0.25~6mm大小的颗粒,然后将高纯度金属铝豆和高纯度电解锰颗粒混合均匀,混合均匀后放入非真空感应炉内加热熔化,炉温加热到1700℃,炉料熔化后保持温度在1600℃,沸腾15分钟,让炉料熔化混合均匀,然后进行浇铸,得到铝锰二元素中间合金铸锭,在将铝锰二元素中间合金铸锭进行烘干,烘干后破碎成
0.25~6mm大小的颗粒,经过筛选后得到颗粒合格的铝锰二元素中间合金,其化学成份含量如下:
[0020] Mn:40.0%,Fe:0.086%,Si:0.067%,C:0.028%,O:0.057%,N:0.062%,余量为Al。
[0021] 钛铝金属间化合物熔炼过程中,使用该铝锰二元素中间合金与其它
海绵钛等原料混合均匀后压制成
块料,过程无粘模,无需添加纯铝或者纯锰,熔炼后得到锰含量均匀的钛铝金属间化合物铸锭。
[0022] 实施例2:
[0023] 以质量为单位,称取纯度为99.7%的高纯度金属铝豆65公斤,纯度为99.7%的高纯度电解锰35公斤,将高纯度电解锰破碎成0.25~6mm大小的颗粒,然后将高纯度金属铝豆和高纯度电解锰颗粒混合均匀,混合均匀后放入非真空感应炉内加热熔化,炉温加热到1700℃,炉料熔化后保持温度在1600℃,沸腾10分钟,让炉料熔化混合均匀,然后进行浇铸,得到铝锰二元素中间合金铸锭,在将铝锰二元素中间合金铸锭进行烘干,烘干后破碎成
0.25~6mm大小的颗粒,经过筛选后得到颗粒合格的铝锰二元素中间合金,其化学成份含量如下:
[0024] Mn:30.0%,Fe:0.032%,Si:0.028%,C:0.017%,O:0.012%,N:0.011%,余量为Al。
[0025] 钛铝金属间化合物熔炼过程中,使用该铝锰二元素中间合金与其它海绵钛等原料混合均匀后压制成块料,过程无粘模,无需添加纯铝或者纯锰,熔炼后得到锰含量均匀的钛铝金属间化合物铸锭。
[0026] 实施例3:
[0027] 以质量为单位,称取纯度为99.7%的高纯度金属铝豆60公斤,纯度为99.7%的高纯度电解锰40公斤,将高纯度电解锰破碎成0.25~6mm大小的颗粒,然后将高纯度金属铝豆和高纯度电解锰颗粒混合均匀,混合均匀后放入非真空感应炉内加热熔化,炉温加热到1700℃,炉料熔化后保持温度在1600℃,沸腾10分钟,让炉料熔化混合均匀,然后进行浇铸,得到铝锰二元素中间合金铸锭,在将铝锰二元素中间合金铸锭进行烘干,烘干后破碎成
0.25~6mm大小的颗粒,经过筛选后得到颗粒合格的铝锰二元素中间合金,其化学成份含量如下:
[0028] Mn:35.2%,Fe:0.046%,Si:0.038%,C:0.022%,O:0.041%,N:0.020%,余量为Al。
[0029] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。