中间合金的概述

1、5.1.3中间合金5.1.3.1使用中间合金的目的及要求使用中间合金的目的是为了便于加入某些熔点较高且不易溶解或氧化、挥发的合金元素，防 止金属过热，缩短熔炼时间，降低金属烧损，能获得成分均匀、准确的合金。例如，熔制含 镍的铝合金，铝的熔点为660r，而镍的熔点为1452r，为了把镍熔入到铝中，就必须将铝 过热很高温度，这样不仅增加铝的烧损，而且恶化了合金的质量。如果制成含镍为17%23% 的铝镍中间合金，其熔点只有770800r，加热时不必将铝过热很高，有利于缩短熔炼时间， 提高效率，减少烧损。锰、铜在铝中熔解很慢或易产生偏析，因而宜制成中间合金。硅极易 氧化燃烧，不能直接入炉，也制成中间合

2、金。铋、钛、铬等含量要求精确的合金元素，也制 成中间合金加人。中间合金成分的配制是依据合金相图来确定的，应使其熔点低于或接近合 金的熔炼温度，且含有尽可能高的合金元素。常用的中间合金有二元合金和三元合金两种。因制备方便，最常使用的是二元中间合金。 三元中间合金虽然制备复杂，但其熔点较二元合金低，而且一次可以加入两种元素，所以也 常被使用。常用的二元及三元中间合金见表5-4。5蛔体成分控制 R3 裹5撰 工业常用的中间合金美别中间台金戒分役f点凡AI-Gj4-5 -SSCu575-600A性M-Wln7- i2Mn仙1啪仲姓AUNi18-23Ni7S0-B10韧惟Al-Fe-11 Fe顺碰稽Ab

3、Si15-25 Si640。韧性柘旨至用Al-Ec彻我的留姓Ai-V2-4V780-900韧ttAl-Zr50 - 1050韧性Al-Cr750 -皑。棚性M-f7 - 4f78U - S40跪怔Cu-Ab20Ab685-710臆性Cu-P7S0-B40臆忤CuSi15-25Si800 ition浊Cu-Sb5051650胞挂Cu-Cr1Mn-i睥加忤.洌台金用Cu-ZtUZr10D0韧ftGu-Cd20 Cd汹1D5O425H)切tt5 - 10网LI6U -12M恸性Cu-Bc?47既900-1050韧性集告金用Ms-MuMgZrM-Kea-ioMii25 WTh网OZr20 -25Nl7

4、J0 800620 - 6405UX 720的性蜿性密性藏牲据性Al Mn4DU|650AJ-Cu-Ni4OCut 20Ni700腕性2lJMgB 1.0 Mu580腕性挡元中冏合金Ai-Cu-Fn却Cj LOFcb 10A1eaoAI-MrU膊版3Ti族性Al-Ii.B5Tiv 1 Ft550 -650AiB00眩性AI-Ch-TJ15Cu, 3Ti650为此，对中间合金的要求应满足以下基本要求：（1）熔点应低于或接近合金的熔炼温度；（2）应具有尽可能多的合金元素且要求化学成分应均匀一致；（3）非金属和气体夹杂物含量低；（4）具有足够的脆性，便于破碎，便于配料；（5）不易腐蚀，在大气中可长期

5、保存。5.1.3.2中间合金的制备中间合金的种类很多，制备中间合金首先要确定熔制中间合金的成分，中间合金的成分主要 应满足对碇块脆性及其配料成分的要求。制备中间合金的原材料与合金熔炼的原材料相同， 但杂质含量不能超出标准。制备中间合金的原材料不仅有纯金属，还有金属的盐类及化合物。 熔炼时的加料顺序是熔点高的先加，熔点低的后加，易挥发的元素后加。对中间合金的制备方法有三种，即熔合法、热还原法、熔盐电解法，前两种最常用。熔制中 间合金时都要进行脱气和除渣精炼，钛合金用的钛基中间合金必须在真空炉内熔制。A熔合法熔合法是把两种和多种金属直接熔化混合成中间合金，熔制中间合金以相图为基础。大多数 中间合金

6、采用熔合法生产，如Al-Mn、Al-Ni、Al-Cu、Cu-Si、Cu-Mn、Cu-Fe、Ni-Mg等中间合 金。根据熔合工艺不同，熔合法又有三种类型。一种先熔化易熔金属，并过热至一定温度后， 再将难熔金属分批加入而制成。这种工艺操作简单，热损较小，是目前广泛使用的配制中间 合金的方法。另一种是先熔化难熔金属，后加易熔金属。多数中间合金所含难熔组元较少， 而且它们熔点较高，故此法较少采用。还有一种是事先将两种金属分别在两台熔炉内进行熔 化，然后将其混合，这种工艺是用于大规模生产。以Al-Ni中间合金为例，简述中间合金制备。Al-Ni中间合金是用纯度为99.2%以上的电解镍 板和原铝锭，在感应电

7、炉或反射炉中熔制的。由于镍的熔点高（1452C），因此，通常是将 固体镍加入熔融的铝液中，成为20%Ni的Al-Ni中间合金，其熔点为780C。但由于目前一 般合金的含镍量不超过2%3%，因此，不制造含有大量镍的中间合金。镍最好先锯成50mm X50mmX5mm的片状加入。有时在加镍前，将镍与硼搅拌加热。首先用坩锅熔化3/4的铝 料，升温到9501000C，预热的镍分批少量地加入。用石墨棒搅拌，当坩锅底已无固体时， 再加入余下的1/4铝料，以降低温度。然后加氧化锌处理浇铸。铸块最宜铸成小块便于使用。 B热还原法该法也称置换法，Al-Ti和Cu-Be中间合金常采用这种方法熔制。生产Cu-Be中间

8、合金时，含 的烟尘有毒，必须在具有防护设备的专用厂房内进行配置。Al-Ti和Cu-Be中间合金，采用TiO2和BeO做原料，分别以铝、碳作还原剂，使钛和皱从TiO2和BeO中还原出来，分别熔 于铝和铜液中而制成中间合金，前者称为铝热还原法或铝热法，后者称为碳热法。例如，Al-Ti中间合金的熔炼即采用该法。钛的熔点很高为1672，在高温下能与氧和其他 元素、气体发生反应。所以用纯钛来制取铝-钛中间合金是比较困难的。一般是采用在冰晶 石（Na； AIF。）的作用下还原熔融的TiO，的方法来制取Al-Ti中间合金。其化学反应如下： 2Ti02+2Na，AlF=-2Na，TiF+Na，O+A120，3

9、Na，TiF +13A1-2AIF，+2Na，A1F。+3TiA1将等量的Ti0，和冰晶石粉末混合在一起，预热后分批压入过热至11001200C的熔融铝中。 此时如冒出浓白烟，表示上述反应发生。等反应停止后，消除坩端上的结瘤，加入冷却料， 除去表面白渣。用石墨棒搅拌后，即可进行铸锭。合格的Al-Ti中间合金铸块，断面具有明显的金属光泽，并有金黄色的均布的钛斑点，呈细 晶粒结构。Al-Ti中间合金的含钛量一般为2%4%，因为一般铝合金中含钛量很低，通常不 超过0.2%0.4%，因此生产含3%左右的钛的中间合金就可以满足要求。C熔盐电解法熔盐电解法可以制取Al-Ce中间合金，其工艺为：以电解槽的石墨为衬作阳极，用钼插入铝 液中作阴极，以KCl和CeC1，熔盐作电解液，将铝液加热至850C左右时，通电进行电解， 即可制得（10%25%） Al-Ce中间合金。应用中间合金的所谓二步熔炼法，使合金的熔炼过 程增加了一道工序，提高了成本。同时，中间合金熔制过程中还会发生杂质的吸收和积累， 影响合金的冶金质量