本發(fā)明涉及合金制備，尤其涉及一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著稀土鎂合金的發(fā)展，mg-gd-y系鎂合金以優(yōu)良的力學(xué)性能和高溫抗蠕變性能在航空航天、軍工、汽車等高科技領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。gd元素在鎂中的極限固溶度很大，mg-gd合金是典型的時效強(qiáng)化型合金，時效過程中形成的大量納米級析出相使得合金具有優(yōu)異的室溫和高溫力學(xué)性能。y元素是mg-gd系合金化中應(yīng)用最廣、效果最好、研究最深入的元素之一，在mg-7gd合金中添加不同含量的y會對該合金的微觀組織和力學(xué)性能產(chǎn)生較大影響。在mg-gd-y系鎂合金的制備中，考慮到稀土元素熔點(diǎn)高、活性大的特點(diǎn)，稀土鎂合金中的稀土一般以一種或多種單元稀土鎂中間合金形式添加，其存在制備流程長、引入雜質(zhì)多、稀土元素?zé)龘p嚴(yán)重、成分不均勻等問題，直接影響稀土鎂合金性能，而三元中間合金中的稀土元素更加穩(wěn)定，在熔配過程中能減少燒損保留更多的稀土相。因此，找出一種制備高品質(zhì)mg-gd-y三元中間合金的方法具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)中三元中間合金的傳統(tǒng)制備方法主要有兩種，一種是熔配法，即使用純鎂和稀土金屬熔煉制備或是幾種二元中間合金熔煉制備而成，上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊在mg-y二元中間合金熔體中加入預(yù)熱的mg-gd二元中間合金成功制備了mg-gd-y三元中間合金[陳長江等，鎂釓釔三元中間合金的制備方法，cn101591738b]。盡管該制備方法沒有使用純鎂，省去了熔煉純鎂的時間，減少了熔煉純鎂過程中鎂元素的氧化和燒損，稀土元素的收得率高，但是生產(chǎn)前需分別制備鎂釓和鎂釔兩種中間合金，增加了能耗、成本較高。另一種是熔鹽電解法，龍南龍釔重稀土科技股份有限公司在氟化物的熔鹽里，以稀土氧化物和氧化鎂為原料，利用稀土氧化物多元素共析法和間斷加熱法，電解制備鑭-鈰-釔-鎂多元中間合金[許瑞高等，一種鑭鈰釔鎂中間合金及其制備方法，cnl11440978a]?？尚纬蒷a15～17wt％，ce29～33wt％，y40～50％，mg6～10％的混雜稀土鎂中間合金，該方法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，但是其中間合金中稀土成分波動較大，且最終的稀土鎂中間合金的稀土為混雜稀土，后期使用過程需要先處理合金中其他元素，且其他元素含量偏高，處理過程較為繁瑣，成本也較高。

3、因此，本發(fā)明提出一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，來改善現(xiàn)有技術(shù)中三元中間合金的制備方法中其他元素含量較高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明提供的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，包括電解棒、電解質(zhì)和電解原料；將電解棒插入電解質(zhì)中作為陰極，將電解原料加入電解質(zhì)中進(jìn)行電解；電解過程中通過控溫爐體使得整體電解溫度控制在高于合金熔點(diǎn)50～100℃內(nèi)，電解完成后，得到熔體，將熔體澆注成錠，待熔體冷卻至室溫后，得到鎂釓釔三元中間合金錠。

3、更為優(yōu)選地，電解質(zhì)包括氟化釔、氟化釓和氟化鋰。

4、更為優(yōu)選地，氟化釔、氟化釓和氟化鋰的質(zhì)量比為(3-7)∶(2-5)∶1。

5、更為優(yōu)選地，電解原料包括氧化釔、氧化釓和氧化鎂。

6、更為優(yōu)選地，氧化釔、氧化釓和氧化鎂的質(zhì)量比為(10.5-30.8)∶(44.7-75.9)∶(13.4-26).

7、更為優(yōu)選地，電解質(zhì)和電解原料的質(zhì)量比為100∶3。

8、更為優(yōu)選地，電解棒包括鉬棒。

9、更為優(yōu)選地，將電解原料加入電解質(zhì)中進(jìn)行電解時，按照如下公式對電解電壓進(jìn)行控制：

10、

11、其中，為氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)還原電位，為氧化稀土標(biāo)準(zhǔn)還原電位，emgo為電解過程電位氧化鎂實(shí)際還原電位，為電解過程中氧化稀土實(shí)際還原電位，e為電解電壓，為熔鹽中鎂離子的活度，為熔鹽中稀土離子的活度，t為電解溫度，z為轉(zhuǎn)移電子數(shù)，r、f為常數(shù)(其中r＝8.314j/(mol·k)，f＝96485c·mol-1)。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

13、本發(fā)明采用電解的方法制備鎂釓釔中間合金，能夠得到鎂釓釔純度高于現(xiàn)有技術(shù)的合金錠，且其他元素含量相對現(xiàn)有技術(shù)要少，能夠減少處理其他元素所花費(fèi)的時間，簡化流程，降低成本；

14、本發(fā)明通過在電解過程中對電壓進(jìn)行控制，能夠控制電解反應(yīng)的反應(yīng)速率提高產(chǎn)物選擇性，降低副反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效、安全、定向合成、產(chǎn)物純度、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的電解過程，通過精確調(diào)控電壓，優(yōu)化反應(yīng)條件，實(shí)現(xiàn)預(yù)期產(chǎn)物，提高過程性能。

技術(shù)特征：

1.一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，包括電解棒、電解質(zhì)和電解原料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，電解質(zhì)包括氟化釔、氟化釓和氟化鋰。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，氟化釔、氟化釓和氟化鋰的質(zhì)量比為(3-7)：(2-5)：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，電解原料包括氧化釔、氧化釓和氧化鎂。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，氧化釔、氧化釓和氧化鎂的質(zhì)量比為(10.5-30.8)：(44.7-75.9)：(13.4-26)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，電解質(zhì)和電解原料的質(zhì)量比為100：3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，電解棒包括鉬棒。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，其特征在于，將電解原料加入電解質(zhì)中進(jìn)行電解時，按照如下公式對電解電壓進(jìn)行控制：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及合金制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂釓釔三元中間合金錠電解制備方法，包括電解棒、電解質(zhì)和電解原料；將電解棒插入電解質(zhì)中作為陰極，將電解原料加入電解質(zhì)中進(jìn)行電解；電解過程中通過控溫爐體使得整體電解溫度控制在高于合金熔點(diǎn)50～100℃內(nèi)，電解完成后，得到熔體，將熔體澆注成錠，待熔體冷卻至室溫后，得到鎂釓釔三元中間合金錠。本發(fā)明采用電解的方法制備鎂釓釔中間合金，能夠得到鎂釓釔純度高于現(xiàn)有技術(shù)的合金錠，且其他元素含量相對現(xiàn)有技術(shù)要少，能夠減少處理其他元素所花費(fèi)的時間，簡化流程，降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉勇,羅士挺,金華蘭,文錦旗,賴勇來,鄧紅標(biāo),朱文烽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9