铝碲中间合金及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于铝及铝合金材料领域，特别涉及一种铝碲中间合金及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]铝合金由于具有资源丰富、质量轻、比强度高、导电和导热性好、耐腐蚀性强等优点，广泛应用于机械制造、运输机械、动力机械、化学工业、航空工业及军事等各个领域。随着汽车、电子、机械等行业向着轻量化、精密化、智能化方向发展，尤其是汽车工业的飞速发展，对铝合金的综合性能提出了更高的要求。因此，如何提高铝合金的综合性能已成为铝合金材料研究领域的一个重点和难点。研究表明，碲是铝硅合金的良好长效变质剂，能使共晶硅以片状分枝的方式细化，从而显著提高合金的力学性能和导电性能。此外，碲作为微合金化元素，在铝合金中添加碲还可以提高铝合金的硬度和可塑性。目前制备含碲铝合金的方法中，碲主要是以纯碲的形式加入。由于碲的熔沸点较低(熔点为452°C，沸点为1390°C )，在铝合金常规熔炼温度(740°C)下容易发生烧损氧化，导致铝合金中碲的收得率较低，且收得率不稳定，不易控制。同时，由于碲密度较大(6.25g/cm3)，在熔炼过程中碲易发生偏析沉淀，出现碲局部分布不均匀和沉积在坩祸底部的现象，导致制得的铝合金中碲分布不均匀，收得率较低，影响铝合金的力学性能和导电性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铝碲中间合金及其制备方法，以及该铝碲中间合金在制备含碲铝合金中的应用，以提高含碲铝合金中碲的收得率，并使碲收得率稳定易控制，使铝合金中碲分布均匀。
[0004]本发明所述铝碲中间合金由质量分数为0.1%?48%的碲，质量分数为52%?99.9%的铝组成。根据含碲铝合金中碲的含量，上述铝碲中间合金中碲的质量分数优选为I %?20 %，铝的质量分数为优选为80 %?99 %。
[0005]本发明所述铝碲中间合金的制备方法，工艺步骤如下:
[0006](I)配料
[0007]以碲和铝为原料，按照铝碲中间合金中碲的质量分数、铝的质量分数称量原料；
[0008](2)熔炼
[0009]将原料铝置于加热炉中预热去除吸附的水分和气体后，在惰性气体保护下或加入覆盖剂条件下加热使铝全部熔化得到铝液，所述覆盖剂的加入量为铝和碲总质量的0.5%?2%，然后在680?800°C分批次将原料碲压入铝液中，当碲全部加入铝液并熔化后，将铝、碲熔体的温度调节至680?740°C并保温搅拌5?30分钟扒渣，扒渣后，保持铝、碲熔体的温度在680?740°C并加入原料铝和碲总质量0.4%?1.2%的精炼剂在搅拌下精炼5?20分钟，继后静置保温5?10分钟即得到铝碲中间合金液；
[0010]⑶浇注
[0011]将步骤(2)所得铝碲中间合金液浇注到预热至150?250°C的金属铸模中，冷却至室温即得到铝碲中间合金。
[0012]上述铝碲中间合金的制备方法，分批次将碲压入铝液中时每次的压入量为原料碲质量的3%?8%。
[0013]上述铝碲中间合金的制备方法，所述覆盖剂为氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化钙、氯化锂中的至少一种。
[0014]上述铝碲中间合金的制备方法，所述精炼剂为六氯乙烷、氯气、四氯化碳、脱水氯化锌中的至少一种。
[0015]本发明所述铝碲中间合金在制备含碲铝合金中的应用，含碲铝合金的化学成分为:碲的质量分数0.0I %?5 %，铝的质量分数95 %?99.99 %;或碲的质量分数0.0I %?5%，其它金属元素的质量分数0.03%?30%，余量为铝，所述其它金属元素为硅、铜、镁、锰、钛、钒、铬、锆、锌中的至少一种，
[0016]工艺步骤如下:
[0017]⑴配料
[0018]原料为铝和上述铝碲中间合金；或原料为铝，上述铝碲中间合金及硅、铜、镁、锰、钛、钒、铬、锆、锌中的至少一种，或含硅、铜、镁、锰、钛、钒、铬、锆、锌中的至少一种元素的铝合金，或铝硅中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝钒中间合金、铝铬中间合金、铝锆中间合金、铝锌中间合金中的至少一种；按照含碲铝合金的化学成分称量原料；
[0019]⑵熔炼
[0020]将除铝碲中间合金之外的原料置于加热炉中预热去除吸附的水分和气体后，通入惰性气体作保护气体或加入覆盖剂，所述覆盖剂的加入量为所有原料总质量的0.5?2%，加热使加热炉中的原料全部熔化得熔体，然后将熔体的温度调节到700?800°C时向熔体中加入铝碲中间合金，在上述温度保温至铝碲中间合金全部熔化得到含碲熔体，再调节含碲熔体的温度至680?720°C并保温搅拌5?30分钟扒渣，扒渣后，保持含碲熔体的温度在680?720°C并向含碲熔体中加入精炼剂搅拌精炼5?20分钟，继后静置保温5?10分钟得到含碲铝合金液，所述精炼剂为所有原料总质量的0.4%?1.2% ;
[0021]⑶浇注
[0022]将步骤(2)所得含碲铝合金液浇注到预热至150?250°C的金属铸模中，冷却至室温后即得到含碲铝合金。
[0023]上述应用，所述覆盖剂为氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化钙、氯化锂中的至少一种。
[0024]上述应用，所述精炼剂为六氯乙烷、氯气、四氯化碳、脱水氯化锌中的至少一种。
[0025]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0026]1、本发明提供了一种新的中间合金铝碲中间合金，为含碲铝合金中碲的添加提供了一种新方式，同时该铝碲中间合金也可用于需要添加铝和碲的其它合金的制备。
[0027]2、本发明通过先制备铝碲中间合金，再将铝碲中间合金用于制备含碲铝合金。由于铝碲中间合金只含有铝、碲两种元素，且铝、碲的熔点较低(铝的熔点660°C，碲的熔点452°C )，因而铝碲中间合金的熔炼温度相对较低，从而减少了碲的烧损氧化，使得铝碲中间合金中碲的收得率较高。同时，由于铝碲中间合金的熔点比纯碲熔点高，能够耐受更高的熔炼温度，用铝碲中间合金制备含碲铝合金过程中能大幅度减少碲的烧损氧化。因此本发明能提高含碲铝合金中碲的收得率。相比以纯碲的形式加入制备含碲铝合金，本发明所制备的含碲铝合金碲的收得率可提高10% (见实施例8)。
[0028]3、本发明以铝碲中间合金为原料制备含碲铝合金，由于铝合金中碲含量可通过对碲含量已知的铝碲中间合金的加入量来控制，且在熔炼中碲不易发生烧损氧化，因此铝合金中碲含量的收得率稳定准确，易控制。
[0029]4、本发明通过铝碲中间合金的形式将碲加入到铝合金中制备含碲铝合金，铝碲中间合金中碲以化合物的形式存在，合金密度(约2.9g/cm3左右)与铝接近，因而不易发生偏析沉淀，在合金中分散均匀，有利于提高铝合金的力学性能和导电性能。
[0030]5、本发明所述方法及应用的工艺过程无污染、无反应渣，铝碲中间合金易储存、综合成本低廉，适合于规模化工业生产，具有非常广阔的市场应用前景。
【具体实施方式】
[0031]下面通过【具体实施方式】对本发明所述铝碲中间合金及其制备方法，以及该铝碲中间合金在制备含碲铝合金中的应用做进一步说明。
[0032]以下实施例中，所述铝碲中间合金的制备方法中使用的碲和铝的纯度均彡 99.
[0033]实施例1
[0034]本实施例所述铝碲中间合金的制备方法如下:
[0035](I)配料
[0036]以碲和铝为原料，按照铝碲中间合金中碲的质量分数为0.1%，铝的质量分数为99.9%称量原料；
[0037](2)熔炼
[0038]将铝置于加热炉中预热去除吸附的水分和气体后，加入铝和碲总质量的0.5%的覆盖剂，所述覆盖剂为氯化钠和氯化钾以质量比1:1混合所得的混合物，加热使铝全部熔化得到铝液，然后在680°c下分批次将碲用钟罩压入铝液中，每次加入量为碲总量的3%，碲全部加入并熔化后，在680°C下保温搅拌5分钟后扒渣，保持温度在680°C，向扒渣后的铝、碲熔体中加入铝和碲总质量0.4%精炼剂六氯乙烷并用石墨棒搅拌精炼5分钟，再静置保温5分钟得到铝碲中间合金液；
[0039](3)浇注
[0040]将步骤(2)所得铝碲中间合金液浇注到预热至150°C的金属铸模中，冷却至室温即得到铝碲中间合金。
[0041]实施例2
[0042]本实施例所述铝碲中间合金的制备方法如下:
[0043](I)配料
[0044]以碲和铝为原料，按照