中間合金的概述

1、5.1.3中間合金5.1.3.1使用中間合金的目的及要求使用中間合金的目的是為了便于加入某些熔點(diǎn)較高且不易溶解或氧化、揮發(fā)的合金元素，防 止金屬過熱，縮短熔煉時(shí)間，降低金屬燒損，能獲得成分均勻、準(zhǔn)確的合金。例如，熔制含 鎳的鋁合金，鋁的熔點(diǎn)為660r，而鎳的熔點(diǎn)為1452r，為了把鎳熔入到鋁中，就必須將鋁 過熱很高溫度，這樣不僅增加鋁的燒損，而且惡化了合金的質(zhì)量。如果制成含鎳為17%23% 的鋁鎳中間合金，其熔點(diǎn)只有770800r，加熱時(shí)不必將鋁過熱很高，有利于縮短熔煉時(shí)間， 提高效率，減少燒損。錳、銅在鋁中熔解很慢或易產(chǎn)生偏析，因而宜制成中間合金。硅極易 氧化燃燒，不能直接入爐，也制成中間合

2、金。鉍、鈦、鉻等含量要求精確的合金元素，也制 成中間合金加人。中間合金成分的配制是依據(jù)合金相圖來確定的，應(yīng)使其熔點(diǎn)低于或接近合 金的熔煉溫度，且含有盡可能高的合金元素。常用的中間合金有二元合金和三元合金兩種。因制備方便，最常使用的是二元中間合金。 三元中間合金雖然制備復(fù)雜，但其熔點(diǎn)較二元合金低，而且一次可以加入兩種元素，所以也 常被使用。常用的二元及三元中間合金見表5-4。5蛔體成分控制 R3 裹5撰 工業(yè)常用的中間合金美別中間臺(tái)金戒分役f點(diǎn)凡AI-Gj4-5 -SSCu575-600A性M-Wln7- i2Mn仙1啪仲姓AUNi18-23Ni7S0-B10韌惟Al-Fe-11 Fe順碰稽Ab

3、Si15-25 Si640。韌性柘旨至用Al-Ec徹我的留姓Ai-V2-4V780-900韌ttAl-Zr50 - 1050韌性Al-Cr750 -皚。棚性M-f7 - 4f78U - S40跪怔Cu-Ab20Ab685-710臆性Cu-P7S0-B40臆忤CuSi15-25Si800 ition濁Cu-Sb5051650胞掛Cu-Cr1Mn-i睥加忤.洌臺(tái)金用Cu-ZtUZr10D0韌ftGu-Cd20 Cd洶1D5O425H)切tt5 - 10網(wǎng)LI6U -12M慟性Cu-Bc?47既900-1050韌性集告金用Ms-MuMgZrM-Kea-ioMii25 WTh網(wǎng)OZr20 -25Nl7

4、J0 800620 - 6405UX 720的性蜿性密性藏牲據(jù)性Al Mn4DU|650AJ-Cu-Ni4OCut 20Ni700腕性2lJMgB 1.0 Mu580腕性擋元中冏合金Ai-Cu-Fn卻Cj LOFcb 10A1eaoAI-MrU膊版3Ti族性Al-Ii.B5Tiv 1 Ft550 -650AiB00眩性AI-Ch-TJ15Cu, 3Ti650為此，對(duì)中間合金的要求應(yīng)滿足以下基本要求：（1）熔點(diǎn)應(yīng)低于或接近合金的熔煉溫度；（2）應(yīng)具有盡可能多的合金元素且要求化學(xué)成分應(yīng)均勻一致；（3）非金屬和氣體夾雜物含量低；（4）具有足夠的脆性，便于破碎，便于配料；（5）不易腐蝕，在大氣中可長期

5、保存。5.1.3.2中間合金的制備中間合金的種類很多，制備中間合金首先要確定熔制中間合金的成分，中間合金的成分主要 應(yīng)滿足對(duì)碇塊脆性及其配料成分的要求。制備中間合金的原材料與合金熔煉的原材料相同， 但雜質(zhì)含量不能超出標(biāo)準(zhǔn)。制備中間合金的原材料不僅有純金屬，還有金屬的鹽類及化合物。 熔煉時(shí)的加料順序是熔點(diǎn)高的先加，熔點(diǎn)低的后加，易揮發(fā)的元素后加。對(duì)中間合金的制備方法有三種，即熔合法、熱還原法、熔鹽電解法，前兩種最常用。熔制中 間合金時(shí)都要進(jìn)行脫氣和除渣精煉，鈦合金用的鈦基中間合金必須在真空爐內(nèi)熔制。A熔合法熔合法是把兩種和多種金屬直接熔化混合成中間合金，熔制中間合金以相圖為基礎(chǔ)。大多數(shù) 中間合金

6、采用熔合法生產(chǎn)，如Al-Mn、Al-Ni、Al-Cu、Cu-Si、Cu-Mn、Cu-Fe、Ni-Mg等中間合 金。根據(jù)熔合工藝不同，熔合法又有三種類型。一種先熔化易熔金屬，并過熱至一定溫度后， 再將難熔金屬分批加入而制成。這種工藝操作簡單，熱損較小，是目前廣泛使用的配制中間 合金的方法。另一種是先熔化難熔金屬，后加易熔金屬。多數(shù)中間合金所含難熔組元較少， 而且它們?nèi)埸c(diǎn)較高，故此法較少采用。還有一種是事先將兩種金屬分別在兩臺(tái)熔爐內(nèi)進(jìn)行熔 化，然后將其混合，這種工藝是用于大規(guī)模生產(chǎn)。以Al-Ni中間合金為例，簡述中間合金制備。Al-Ni中間合金是用純度為99.2%以上的電解鎳 板和原鋁錠，在感應(yīng)電

7、爐或反射爐中熔制的。由于鎳的熔點(diǎn)高（1452C），因此，通常是將 固體鎳加入熔融的鋁液中，成為20%Ni的Al-Ni中間合金，其熔點(diǎn)為780C。但由于目前一 般合金的含鎳量不超過2%3%，因此，不制造含有大量鎳的中間合金。鎳最好先鋸成50mm X50mmX5mm的片狀加入。有時(shí)在加鎳前，將鎳與硼攪拌加熱。首先用坩鍋熔化3/4的鋁 料，升溫到9501000C，預(yù)熱的鎳分批少量地加入。用石墨棒攪拌，當(dāng)坩鍋底已無固體時(shí)， 再加入余下的1/4鋁料，以降低溫度。然后加氧化鋅處理澆鑄。鑄塊最宜鑄成小塊便于使用。 B熱還原法該法也稱置換法，Al-Ti和Cu-Be中間合金常采用這種方法熔制。生產(chǎn)Cu-Be中間

8、合金時(shí)，含 的煙塵有毒，必須在具有防護(hù)設(shè)備的專用廠房內(nèi)進(jìn)行配置。Al-Ti和Cu-Be中間合金，采用TiO2和BeO做原料，分別以鋁、碳作還原劑，使鈦和皺從TiO2和BeO中還原出來，分別熔 于鋁和銅液中而制成中間合金，前者稱為鋁熱還原法或鋁熱法，后者稱為碳熱法。例如，Al-Ti中間合金的熔煉即采用該法。鈦的熔點(diǎn)很高為1672，在高溫下能與氧和其他 元素、氣體發(fā)生反應(yīng)。所以用純鈦來制取鋁-鈦中間合金是比較困難的。一般是采用在冰晶 石（Na； AIF。）的作用下還原熔融的TiO，的方法來制取Al-Ti中間合金。其化學(xué)反應(yīng)如下： 2Ti02+2Na，AlF=-2Na，TiF+Na，O+A120，3

9、Na，TiF +13A1-2AIF，+2Na，A1F。+3TiA1將等量的Ti0，和冰晶石粉末混合在一起，預(yù)熱后分批壓入過熱至11001200C的熔融鋁中。 此時(shí)如冒出濃白煙，表示上述反應(yīng)發(fā)生。等反應(yīng)停止后，消除坩端上的結(jié)瘤，加入冷卻料， 除去表面白渣。用石墨棒攪拌后，即可進(jìn)行鑄錠。合格的Al-Ti中間合金鑄塊，斷面具有明顯的金屬光澤，并有金黃色的均布的鈦斑點(diǎn)，呈細(xì) 晶粒結(jié)構(gòu)。Al-Ti中間合金的含鈦量一般為2%4%，因?yàn)橐话沅X合金中含鈦量很低，通常不 超過0.2%0.4%，因此生產(chǎn)含3%左右的鈦的中間合金就可以滿足要求。C熔鹽電解法熔鹽電解法可以制取Al-Ce中間合金，其工藝為：以電解槽的石墨為襯作陽極，用鉬插入鋁 液中作陰極，以KCl和CeC1，熔鹽作電解液，將鋁液加熱至850C左右時(shí)，通電進(jìn)行電解， 即可制得（10%25%） Al-Ce中間合金。應(yīng)用中間合金的所謂二步熔煉法，使合金的熔煉過 程增加了一道工序，提高了成本。同時(shí)，中間合金熔制過程中還會(huì)發(fā)生雜質(zhì)的吸收和積累， 影響合金的冶金質(zhì)量