一種含鐠元素髮火合金及其製備方法與流程
2023-10-21 06:51:27 3
本發明屬於合金製備領域，具體涉及了一種可用於工業和日常生活中的含鐠元素髮火合金及其製備方法。
背景技術：
稀土易燃引火合金由於其易燃的特性在工業及日常生活中得到廣泛的使用，在日常生活中，稀土易燃引火合金主要用於打火石，是打火機引火的重要來源。在國防軍工中，將稀土易燃引火合金加工成為不同的元件，分別裝入不同的武器上，可獲得滿意的軍火效果。如武器中用於曳光彈，子彈和炮彈的引芯、點火裝置和其它軍用設施等。其他工業方面將發火合金加工成元件後，可用於工業汽燈，礦用安全燈，焊槍點火器和火炬點火裝置等。
傳統的稀土易燃引火合金一般由稀土或混合稀土、鋁、鎂、鋅等合成，由於合金中稀土元素的含量往往在70%以上，使得合金的成本非常昂貴；而且稀土元素極易氧化，在合金中的含量越大，因其氧化而對產品質量的影響越大，降低稀土元素在引火合金的中含量不僅能降低成本，同時也能提高產品質量；而且稀土資源為非可再生資源，世界上的儲備有限，即使我國為稀土含量較多的國家，也經不起現在大量使用稀土資源的發展模式；因此，尋求一種稀土含量較低的新一代易燃引火合金成為發展必然。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供了一種在保證其性能的前提下，減少稀土的使用量，降低生產成本，可應用於工業和日常生活中的含鐠元素髮火合金及其製備方法。
為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：
一種含鐠元素髮火合金，以質量百分比計，所述含鐠元素髮火合金含有：5～10%的鐠、10～20%的錫、1～5%的鎂、10～20%的鋅、5～10%的鋁、1～5%的銅、餘量為鑭。
作為本發明技術方案的進一步優選，以質量百分比計，所述含鐠元素髮火合金含有：10%的鐠、15%的錫、3%的鎂、20%的鋅、7%的鋁、2%的銅、餘量為鑭。
一種製備如上所述的含鐠元素髮火合金的方法，依次包括以下步驟：
（1）按照含鐠元素髮火合金的各組分在含鐠元素髮火合金中的質量百分比稱取原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅，然後將各組分裁切成小塊；
（2）將各組分一起投入熔煉爐中，然後在隔離氧氣的狀態下，進行高溫熔煉；
（3）待各組分熔化後，採用電磁攪拌混合均勻，出爐，在隔離氧氣的狀態下進行降溫鑄錠，即可得到成品的含鐠元素髮火合金。
進一步說明，所述的原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅均採用單質作為熔煉原料。
進一步說明，所述的隔離氧氣的狀態是真空狀態，或是處於惰性氣體保護的狀態。
鑭（La），鑭在地殼中的含量為0.00183%，是稀土元素中含量最豐富的一個；銀白色的軟金屬，有延展性；加熱能燃燒，生成氧化物和氮化物；可制合金，亦可做催化劑。
鐠（Pr），銀白色金屬，質較軟，有延展性，在空氣中抗腐蝕能力比鑭、鈰、釹和銪都要強；室溫下鐠為六方晶體結構。
錫（Sn），銀白色的軟金屬，比重為7.3，熔點低，只有232℃；化學性質很穩定，在常溫下不易被氧氣氧化，且富有展性；主要用於製造合金，加強合金的耐磨性。
鋅（Zn），是一種藍白色金屬。密度為7.14克/立方釐米，熔點為419.5℃。在室溫下，性較脆；100～150℃時，變軟；超過200℃後，又變脆。鋅的化學性質活潑，在常溫下的空氣中，表面生成一層薄而緻密的鹼式碳酸鋅膜，可阻止進一步氧化。當溫度達到225℃後，鋅氧化激烈；主要用於鋼鋁、冶金、機械、電氣、化工、輕工、軍事和醫藥等領域。
鎂（Mg），銀白色的金屬，密度1.738克/立方釐米，熔點648.9℃，沸點1090℃；具有延展性，金屬鎂無磁性，且有良好的熱消散性；可以用於制煙火、閃光粉、鎂鹽、吸氣器、照明彈等。
銅（Cu），呈紫紅色光澤的金屬，密度8.92克/立方釐米；熔點1083.4±0.2℃，沸點2567℃；有很好的延展性。
在本發明中稀土鑭系發火合金的組分鑭和鐠主要是起到了合金髮火的功效，即稀土元素鑭可與錫、鋅、鋁、鎂、銅等生成低燃點的金屬間化合物；加入錫可以降低合金的熔點及增加合金的耐磨性；加入少量的鎂能夠增強合金的發火性能；部分鋁與鋅還可以生成硬脆的FeZn化合物，起到提高合金的強度、硬度的作用；鋅具有較好的延展性能，可以明顯提高合金的耐腐蝕性，還可以增加合金的緻密度，即提高了合金的擠壓加工性能。
本發明的優點：
1.稀土使用量比傳統含量少了三分之一左右，生產成本低，產品質量高。
2.產品性能穩定，根據檢測，使用本發明的配方及製備方法生產出來的合金密度(ρ)為6.5g/cm3～7.8g/cm3，燃點（T）170～180℃，硬度(HV)140～160，發火率≥98%。
3.燃點低、耐磨性強；由於錫、鎂、鋅含量的增加，合金的熔點、燃點降低，延展性好，而且合金的耐腐蝕性能明顯優於傳統稀土易燃引火合金。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步說明，但不限制本發明的保護範圍。
一種含鐠元素髮火合金，以質量百分比計，所述含鐠元素髮火合金含有：5%的鐠、10%的錫、1%的鎂、10%的鋅、5%的鋁、1%的銅、餘量為鑭。
本實施例的含鐠元素髮火合金的製備方法，依次包括以下步驟：
（1）按照含鐠元素髮火合金的各組分在含鐠元素髮火合金中的質量百分比稱取原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅，然後將各組分裁切成小塊；所述的原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅均採用單質作為熔煉原料。
（2）將各組分一起投入熔煉爐中，然後在真空狀態下，進行高溫熔煉；
（3）待各組分熔化後，採用電磁攪拌混合均勻，出爐，在真空狀態下進行降溫鑄錠，即可得到成品的含鐠元素髮火合金。
實施例2：
一種含鐠元素髮火合金，以質量百分比計，所述含鐠元素髮火合金含有：10%的鐠、20%的錫、5%的鎂、20%的鋅、10%的鋁、5%的銅、餘量為鑭。
本實施例的含鐠元素髮火合金的製備方法，依次包括以下步驟：
（1）按照含鐠元素髮火合金的各組分在含鐠元素髮火合金中的質量百分比稱取原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅，然後將各組分裁切成小塊；所述的原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅均採用單質作為熔煉原料。
（2）將各組分一起投入熔煉爐中，然後在處於惰性氣體保護的狀態下，進行高溫熔煉；
（3）待各組分熔化後，採用電磁攪拌混合均勻，出爐，在處於惰性氣體保護的狀態下進行降溫鑄錠，即可得到成品的含鐠元素髮火合金。
實施例3：
一種含鐠元素髮火合金，以質量百分比計，所述含鐠元素髮火合金含有：10%的鐠、15%的錫、3%的鎂、20%的鋅、7%的鋁、2%的銅、餘量為鑭。
本實施例的含鐠元素髮火合金的製備方法，依次包括以下步驟：
（1）按照含鐠元素髮火合金的各組分在含鐠元素髮火合金中的質量百分比稱取原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅，然後將各組分裁切成小塊；所述的原料鑭、鐠、錫、鎂、鋅、鋁和銅均採用單質作為熔煉原料。
（2）將各組分一起投入熔煉爐中，然後在處於惰性氣體保護的狀態下，進行高溫熔煉；
（3）待各組分熔化後，採用電磁攪拌混合均勻，出爐，在處於惰性氣體保護的狀態下進行降溫鑄錠，即可得到成品的含鐠元素髮火合金。
實施例1-3的含鐠元素髮火合金成品產品性能穩定、燃點低、耐磨性強。