一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109913674A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910165637.9(22)申请日2019.02.24(71)申请人宝鸡市嘉诚稀有金属材料有限公司地址721013陕西省宝鸡市高新区磻溪镇科技新城产业大道(72)发明人张金波郑杰(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C22/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法(57)摘要本发明提供了一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：备料、铝锰颗粒制备、熔炼、打磨、抽取样品，检测其化学成分合格入库。本发明为了提高铝锰中间合金锰的含量，采用等离子束炉将铝和锰金属初步合金化后将球状铝锰合金小颗粒放入氧化镁坩埚中，使用中频炉真空熔炼，最后将熔炼好的铝锰合金锭经打磨、粉碎制备成含锰量较高的铝锰合金小块，做为下一步钛合金制备的添加的中间合金材料。本发明的高锰含量的铝锰合金具有成分均匀，晶粒细化，合金纯度高的特点，还能有效降低制备过程中锰金属的损失与氧化，生产成本显著降低。CN109913674ACN109913674A权利要求书1/1页1.一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：1)、备料：选购纯度为99.7％铝Al粒和电解金属锰Mn料，质量配比为Al∶Mn＝44.5∶55.5；2)、铝锰颗粒制备：采用等离子束炉熔炼，等离子束炉电流为1000A，采用惰性气体保护，待铝和锰物料逐步熔化合金化后即可形成铝锰颗粒物料；3)、熔炼：将初步合金化的铝锰颗粒物料装入氧化镁坩埚中，置入真空中频炉中，抽真空度≤1Pa，测漏气率≤1Pa/min，充氩气≥0.025MPa，熔炼真空度≤4Pa；待真空度合格后方可进行熔炼；熔炼参数为：首开真空中频炉功率10KW，3分钟后升至20KW，然后逐渐升高功率至60KW直到铝锰颗粒物料全部熔化后，继续保持60KW功率精炼15分钟，再降低功率至10KW，降温4分钟，带功率浇铸，冷却4小时后，打开放气阀，铝锰中间合金锭出炉；4)、打磨：铝锰中间合金铸锭经打磨去除氧化层，再粉碎制成铝锰55合金块；5)、抽取样品，检测其化学成分合格入库。2.如权利要求1所述的一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法，其特征在于，等离子束炉熔炼装入铝锰物料质量20kg。2CN109913674A说明书1/3页一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法技术领域[0001]本发明属于材料技术领域，涉及钛用铝锰中间合金，特别涉及一种航空航天级钛合金用高锰含量的铝锰中间合金的制备方法。背景技术[0002]在各种合金的制备过程中，需要加入少量的合金元素，来达到所需要的化学成分，例如在航空航天用钛合金TC1，TC2中需要加入锰元素，可是单纯加入锰元素是无法达到理想的化学成分的，且不易生产。但是钛合金中的锰元素，可通过铝锰中间合金的加入合金化后达到化学成分的要求和产品质量要求。[0003]铝锰中间合金由铝和锰元素组成。目前，现有的铝锰中间合金材料中，锰含量通常小于15％，属于低锰含量合金。这主要是由于高锰含量铝锰中间合金制备比较困难。[0004]锰的比重7.4g/cm3大于铝的比重2.7g/cm3，且锰的熔点126℃大于铝的熔点750-950℃，现阶段生产铝锰合金的方法常为自蔓延法制取铝锰中间合金，但该方法具有一定的局限性和一定的缺陷。自蔓延法对铝粉的粒度有要求，粒度需尽可能的小，锰元素的来源为锰的氧化物，如二氧化锰，四氧化三锰。自蔓延法制取铝锰中间合金的缺点如下：[0005]1.不能去除杂质，需要使用该纯度的软锰矿(二氧化锰)甚至用电解二氧化锰作原料，这种方法还需要消耗铝，增加了成本；[0006]2.使用石墨坩埚，在合金生产中增氧增碳；[0007]3.反应过程比较剧烈，锰属于比较活泼的金属，在空气中易氧化，也易在升温时氧化，且在氧化层中靠近金属的氧化层是MnO，外层则是Mn3O4，即存在不同氧化物的含锰物质，因此高锰含量铝锰中间合金难制作。[0008]4.铝锰合金中存在锰未完全熔化，形成的铝锰金属间化合物，以粗大块网状形式存在，且存在细小豆粒状单质锰的腐蚀坑。发明内容[0009]本发明为解决上述问题，提供一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法，以提高铝锰中间合金锰的含量。拟采用等离子束炉将铝和锰金属初步合金化后将球状铝锰合金小颗粒置入氧化镁坩埚中，使用中频炉真空熔炼，最后将熔炼好的铝锰合金锭经打磨、粉碎制备成高锰的铝锰合金小块。[0010]具体的技术方案是：[0011]一种航空航天级高锰含量的铝锰合金的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：[0012]1