铝热还原Sc2O3制备Al-Sc中间合金

采用铝热还原法进行了Al-Sc中间合金的制备。实验结果表明：在nNaF.AlF3-KCl-NaCl熔盐体系中,加入适量的ScF3,可以提高Sc2O3在熔盐体系中的溶解度;用液态铝还原Sc2O3制备Al-Sc中间合金,可以提高Al-Sc中间合金中Sc的含量（可达2%,质量分数）,并提高Sc的收率和中间合金的质量,降低生产成本,为Al-Sc中间合金的广泛应用创造有利条件。     

钾冰晶石—氧化钪体系中铝热还原反应过程的研究

在钾冰晶石—氧化钪熔盐中,采用铝热还原和直接电解制备铝钪合金。在引入Al3Sc相生成自由能并考虑活度后,热力学计算表明,铝热还原氧化钪反应在本试验条件下可以发生。750℃在K3AlF6-2%Sc2O3(CR=1.22)熔盐中,电解制备的合金中钪含量可达0.97%,而铝热还原反应所获合金中钪含量小于0.18%,且随反应时间的延长和熔盐中氧化钪浓度的增加,合金钪含量的增幅趋缓。电解合金中钪分布均匀,而铝热还原合金中钪主要存在于边缘区域。     

NaF-NaCl-KCl-ScF_3熔盐体系中铝热还原Sc_2O_3制备Al-Sc中间合金

在NaF-NaCl-KCl-ScF_3熔盐体系中,采用铝热还原Sc_2O_3制备出Sc含量0.85%~4.20%的Al-Sc中间合金。引入金属间化合物Al3Sc作为铝热还原Sc_2O_3反应的生成物,热力学计算结果表明1 093~1 173K温度范围内反应可自发进行,且为放热反应。用等温饱和法测定Sc_2O_3在NaF-NaCl-KCl熔盐体系中的溶解度,结果表明,提高温度和NaF含量以及添加ScF_3均能提高Sc_2O_3在熔盐中的溶解度,而添加ScF_3的效果最显著。考察温度与ScF_3添加量对铝热还原过程中Sc回收率的影响。结果表明,温度升高,Sc回收率先提高后降低,在1 133K时达到最大;ScF_3添加量增加,Sc回收率亦先提高后降低,在3%ScF_3添加量时取得最大值。在1 133K、3%ScF_3添加量、保温1.5h条件下得到的Sc回收率最高可达86.06%。对制备的Al-Sc中间合金进行SEM与EDS分析,结果表明,Al-Sc中间合金中存在Al3Sc颗粒,呈方形或多边形,粒径较小,在基体中分布较分散。     

氧化钪在冰晶石-氧化铝体系中的溶解性能研究

通过三因子一次正交回归实验设计，测定了在Na3AlF6-3%MgF2-3% CaF2体系中，Sc2O3溶解度随分子比、温度和Al2O3添加量变化的函数关系。研究表明，减少氧化铝添加量和升高温度均有利于Sc2O3在熔盐中的溶解，分子比对Sc2O3溶解度的影响主要体现在与Al2O3添加量的交互作用，通常情况下分子比对Sc2O3溶解度的影响不大。在现代点式下料电解槽的操作条件下，Sc2O3的溶解度可以达到3％-5％，完全能够满足电解铝钪合金的需要。     

电解法制备铝钪合金的物理化学性质研究

熔盐体系的物理化学性质对熔盐电解有很大影响,本文以冰晶石为电解体系,研究了添加不同含量的Al2O3、LiF及Sc2O3对电解质的初晶温度、密度和电导率的影响。结果表明：Alzos、Sczos的添加有助于降低电解温度,实现节能降耗;Sc2O3的加入对电解质的密度和电导率影响较小,可以保证使电解过程稳定进行;LiF的加入可有效降低初晶温度,提高电导率,是一种性能优良的添加剂。本研究结果为工业电解铝钪合金的电解质体系的选择提供了理论依据,具有重要的现实意义。     

KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系下沉阴极法制备Al-Sc合金的实验研究

在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,研究下沉阴极法制备Al-Sc合金的工艺技术。采用XRD、SEM分析了所制备Al-Sc合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐组成对熔盐电解电流效率的影响。实验结果表明,Al-Sc合金中含有Al相、Sc相以及Al_3Sc相;Al-Sc合金夹杂了少量熔盐,Al_3Sc相在合金中的分布和形态呈不规则状。电解过程的最佳工艺条件为:在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,液态铝为下沉阴极,Sc_2O_3为电解质,熔盐体系KF/AlF_3摩尔比1.3,电解温度800℃,电解时间25min,电流密度1.592A/cm~2;此条件下所制备Al-Sc合金中Sc含量最高可达6.710%,平均电流效率达到57.28%。     

阴极铝液法制备Al-M-Sc合金组织及其力学性能研究

铝合金在现代工业、交通、航空航天等领域广泛应用,微量添加合金元素钪可进一步改善其加工和使用性能。采用阴极铝液法熔盐直接制备Al-M-Sc合金,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Sc含量、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察含Sc相形貌以及X射线衍射(XRD)、显微硬度测试研究,发现在相同电解条件下,以二元合金阴极铝液电解合金的Sc含量大于高纯铝阴极电解合金Sc含量(0.41%,质量分数),且Al-5Li阴极电解合金中Sc含量可达1.25%。Al-M-Sc合金中含Sc形式以二元Al₃Sc相、三元W-(Al,Cu,Sc)相和AlSi₂Sc₂相为主。这与添加合金元素增大阴极铝液过热度而有利于与强化其扩散有关。Al-5Mg-Sc,Al-7Zn-Sc和Al-5Li-Sc合金中Sc以Al₃Sc相形式存在;Al-4Cu-Sc合金中以Al₃Sc和W-(Al,Cu,Sc)相两种形式存在;Al Si₂Sc₂相存在于Al-7Si-Sc合金中。Al...     

LiF-ScF3-ScCl3体系熔盐电解制备铝镁钪合金

以氧化钪为原料、液态铝镁合金作阴极,在氟化锂-氟化钪-氯化钪(LiF-ScF3-ScCl3)体系中通过熔盐电解制备铝镁钪(Al-Mg-Sc)合金.针对LiF-ScF3-ScCl3体系,实验考查了温度、熔盐组成、电流强度和电解时间等因素的影响.结果表明,熔盐电解可制备出钪含量在2%～10%、镁含量0.2%的铝镁钪合金.采用XRD,SEM和电子能谱分析等方法对合金样品进行了表征,结果表明,合金金相分为两相,连续相为铝基,间断相为ScAl3.     

nNaF·AlF3-Al2O3-Sc2O3系电解质初晶温度数学模型的研究

通过对冰晶石—氧化铝—氧化钪系电解质进行五因子一次回归正交实验,求出了其初晶温度受Al2O3、AlF3、CaF2、MgF2、Sc2O3等5个因素影响的函数关系。研究表明,上述5个因素对电解质初晶温度的影响程度,由高到低依次为:Sc2O3、MgF2、Al2O3、AlF3、CaF2。每1%Sc2O3平均降低初晶温度8 219℃。因此Sc2O3的加入可以显著的降低电解温度,起到节能降耗的作用。     

放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25~45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al3Sc和AlSc2相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al3Sc、AlSc2等第二相,存在于合金中,且Al3Sc相呈现逐渐增强的趋势。