一種鋁銅鐵準晶的製備方法
2023-07-20 06:12:01
一種鋁銅鐵準晶的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁銅鐵準晶的製備方法，是針對鋁銅鐵準晶製備難，存在工藝弊端的情況，採用中頻感應熔煉爐鑄造法，進行熔煉鑄造、快速冷卻、熱處理退火、淬火，製成鋁銅鐵準晶塊體材料，此製備方法工藝先進，數據精確翔實，準晶I相為Al61.92Cu26.21Fe11.87，產物純度高，準晶I相含量達到98％，力學性能穩定，其硬度達到796HV，可在多種工業領域應用，是十分理想的鋁銅鐵準晶的製備方法。
【專利說明】一種鋁銅鐵準晶的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋁銅鐵準晶的製備方法，屬金屬材料製備及應用的【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 準晶是一種具有長程準周期性平移序和非晶體學旋轉對稱性的固態有序相；在已 知的多種準晶中，只有少數準晶處於熱力學穩定狀態，鋁銅鐵準晶是其中之一；鋁銅鐵準晶 顆粒具有硬度高、熱膨脹係數低、彈性模量高、耐腐蝕的優良性能，適合做軟基體的增強相， 有著很好的應用發展前景。
[0003] 目前，準晶的製備方法有氣體霧化法、甩帶法、落管凝固法、電磁懸浮熔煉法，但這 些方法均存在工藝弊端，不適合批量生產。
【發明內容】
[0004] 發明目的
[0005] 本發明的目的是針對【背景技術】的不足，採用中頻感應熔煉鑄造法，製備鋁銅鐵準 晶，以簡化工藝周期，適應批量生產，並大幅度提高鋁銅鐵準晶的力學性能。
[0006] 技術方案
[0007] 本發明中使用的化學物質材料為：鋁、銅、鐵、水玻璃、氧化鋅、無水乙醇、去離子 水、氬氣，其組合準備用量如下：以克、毫升、釐米3為計量單位
[0008]
【權利要求】
1. 一種鋁銅鐵準晶的製備方法，其特徵在於：使用的化學物質材料為：鋁、銅、鐵、水玻 璃、氧化鋅、無水乙醇、去離子水、氬氣，其組合準備用量如下：以克、毫升、釐米 3為計量單位
製備方法如下： (1) 精選化學物質材料 對製備使用的化學物質材料要進行精選，並進行質量純度控制：
(2) 配置塗覆劑 ① 量取水玻璃10mL±0. lmL、去尚子水140mL±lmL，稱取氧化鋒50g±0. lg，加入混楽 機中； ② 開啟混漿機，進行攪拌，攪拌時間為90min，攪拌後成氧化鋅懸浮液； ③ 將氧化鋅懸浮液置於碾壓機中，進行碾壓，碾壓轉速為36r/min，碾壓時間為 240min，碼壓後成為塗覆劑； (3) 製備開合式模具 開合式模具用不鏽鋼材料製作，型腔呈矩形，型腔表面粗糙度為RaO. 08 - 0. 16 μ m ; (4) 熔煉製備鋁銅鐵合金 鋁銅鐵合金的熔煉製備是在中頻感應熔煉爐內進行的，是在中頻感應加熱、抽真空、氬 氣底吹、澆鑄成型過程中完成的； ① 清洗、預熱和內表面塗覆開合式模具； 用無水乙醇清洗開合式模具型腔，使之潔淨； 均勻塗覆開合式模具型腔內表面，塗覆劑層厚度Imm ; 將開合式模具置於乾燥箱中乾燥預熱，乾燥預熱溫度為200°C ; ② 打開中頻感應熔煉爐，清理石墨熔煉坩堝內部，並用無水乙醇清洗，使坩堝內部潔 淨； ③ 稱取鋁塊2121. 4g±5g、銅塊2000g±5g、鐵塊878. 3g±5g，置於石墨熔煉坩堝底部； ④ 在石墨坩堝底部通入氬氣底吹管； ⑤ 關閉中頻感應熔煉爐，並密閉； 開啟真空泵，抽取爐內空氣，使爐內壓強達到IOpa; 開啟中頻感應熔煉爐加熱器，開始加熱； 當加熱溫度至400°C ±5°C時，開啟氬氣底吹管，氬氣底吹管的流量為2000cm3/min，使 爐內壓強保持在〇.〇91Mpa，並由出氣閥調控； 繼續加熱升溫至1200°C ±5°C，鋁、銅、鐵熔化，在此溫度恆溫保溫30min ; ⑥ 澆鑄，關閉氬氣底吹管，除去鋁銅鐵合金溶液表面熔渣； 對準預熱的開合式模具澆注口，進行澆鑄，鑄滿為止； ⑦ 快速冷卻，將澆鑄了鋁銅鐵合金溶液的開合式模具置於冷卻水槽內，進行快速冷卻 至 25°C ; ⑧ 開模，打開開合式模具固定架，取出鑄件，即鋁銅鐵合金； (5) 重複熔煉製備鋁銅鐵合金 將澆鑄的鋁銅鐵合金鑄件重新置於中頻感應爐內的石墨熔煉坩堝內，進行熔煉，然後 進行澆鑄、快速冷卻、脫模取出鑄件，鋁銅鐵合金熔煉、澆鑄、冷卻重複進行3次； (6) 熱處理鋁銅鐵合金 將製備的鋁銅鐵合金鑄件置於熱處理爐內進行退火處理，退火溫度為750°C ±5°C，恆 溫保溫時間為6h，通入氬氣進行氣體保護，氬氣通入速度為100cm3/min，恆溫保溫後，將鋁 銅鐵合金放到38°C的溫水中進行淬火處理，淬火時間為20s，淬火後即為鋁銅鐵準晶； (7) 切害Ij、清洗 用線切割機將冷卻後的鋁銅鐵準晶切割成塊狀； 切割後，用無水乙醇清洗鋁銅鐵準晶表面，使其潔淨； (8) 檢測、分析、表徵 對製備的鋁銅鐵準晶的微觀組織和力學性能進行檢測、分析、表徵； 用光學顯微鏡進行金相組織分析； 用XRD進行鋁銅鐵合金、準晶的物相鑑定分析； 用SEM和EDS進行鋁銅鐵準晶的微觀形貌和微區成分分析； 結論：鋁銅鐵準晶為矩形鑄件，鑄態的鋁銅鐵準晶中含以下成分：準晶I相 八161.92〇126.2和11. 87、入相仏1〇1)1和4、3相六1〇1的）；熱處理後，獲得單一成分的準晶1相， 準晶I相的含量為98%，硬度達796HV ; (9)儲存、包裝 製備的鋁銅鐵準晶用軟質材料包裝，儲存於陰涼乾燥處，要防水、防潮、防曬、防酸鹼鹽 侵蝕，儲存溫度20°C，相對溼度< 10%。
2.根據權利要求1所述的一種鋁銅鐵準晶的製備方法，其特徵在於：鋁銅鐵合金的熔 煉製備是在中頻感應熔煉爐內進行的，是在中頻加熱熔煉、抽真空、氬氣底吹、澆鑄成型過 程中完成的； 中頻感應熔煉爐為立式，中頻感應熔煉爐（1)的底部為爐座（2)、內部為爐腔（3);在爐 腔（3)內底部設有工作檯（6)，在工作檯（6)上置放石墨熔煉坩堝（7)，石墨熔煉坩堝（7) 外部由中頻感應加熱器（8)環繞，石墨熔煉坩堝（7)內為合金溶液（9);在中頻感應爐（1) 的右上部設有出氣管（4)，並由出氣閥（5)控制；在中頻感應熔煉爐（1)的左部設有氬氣瓶 (15)，氬氣瓶（15)上設有氬氣管（16)、氬氣閥（17)，氬氣管（16)連接底吹電機（11)，底吹 電機（11)連接底吹管（12)，底吹管（12)穿過爐座（2)、工作檯（6)通入石墨熔煉坩堝（7) 內，並對合金溶液（9)進行熔煉底吹；在爐座（2)的右下部設有真空泵（13)，並通過真空管 (14)連通爐腔（3);在中頻感應熔煉爐⑴的右部設有電控箱（18)，在電控箱（18)上設有 顯示屏（19)、指示燈（20)、電源開關（21)、中頻加熱調控器（22)、底吹電機調控器（23)、真 空泵調控器（24);電控箱（18)通過上部電纜（25)連接中頻感應加熱器（8);電控箱（18) 通過下部電纜（26)連接底吹電機（11)、真空泵（13);爐腔（3)內由氬氣（10)充填；爐腔 (3)內的壓強由出氣管（4)、出氣閥（5)控制。
【文檔編號】C22C1/02GK104388804SQ201410723002
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】趙宇宏, 楊玲, 侯華, 田晉忠, 靳玉春, 張峰浩 申請人:中北大學