Al-Cr二元中间合金及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及合金熔炼技术领域，具体的说是MBA-2黄铜材料中Cr元素的添加工艺中一种Al-Cr二元中间合金及其制备方法。
背景技术
Cr元素在黄铜中以单质颗粒形式存在，在复杂黄铜中添加Cr可大幅度提高材料耐磨性能，但Cr的熔点高达1857℃，与MBA-2材料含锌量为30％的黄铜1185℃沸点的温度差达672℃，达到沸点以后MBA-2材料不能继续提温，Cr元素在1185℃以下的温度难以实现材料的合金化，致使Cr元素难以熔化，Cr在黄铜材料中的添加非常困难。
MBA-2属汽车同步器齿环材料中的第三代材料，材料耐磨性能优越，该材料组分中除含有普通黄铜的基本元素Cu、Zn外，还含有Al、Mn、Si、Ni、Pb、Cr等强化元素；与Al、Mn、Si、Ni、Pb等元素比较，Cr元素的熔点太高。铜基材料中一般高熔点元素的添加方法是预熔铜基二元合金的办法添加，此种方法对于Cr的添加仍很困难，其原因有两点：一是Cu-Cr中间合金中Cr的组分含量太低，一般含量仅5％，这样为达到材料预定含量的目标值，需要使用大量的Cu-Cr中间合金；其二是Cu-Cr中间合金熔炼工艺非常复杂：需先将Cu加热到1350～1400℃，铜液用Cu-Mg合金脱氧，将Cr破碎至2～5mm的块度并用铜箔包好分批压入铜液中，每炉Cu-Cr中间合金熔炼时间长达4～5小时，熔炼效率十分低下，材料烧损较大，且该方法得到的Cu-Cr中间合金在使用时需先期加入，不能作为铜合金变质剂、在材料凝固时作为结晶核心、起到细化晶粒的作用，因此材料性能将会受到一定的影响。
【发明内容】
本发明的目的是研制一种大幅度提高Cr元素的加入效率、简化中间合金的熔炼工艺、缩短中间合金的熔炼时间的Al-Cr二元中间合金及其制备方法。
MBA-2材料包括以下化学元素：
Cu、Al、Mn、Si、Ni、Fe、Pb、Cr、Zn
除去黄铜的基本元素Cu、Zn，将合金元素分为两组，即Al、Mn、Si、Ni、Fe、Pb作为一组元素，按比例熔炼中间合金；此外，Al元素预留一定的份额与Cr另行组成Al-Cr二元中间合金，所述的预留份额是制备MBA-2材料所需Al总质量的50～60％。
所述Al-Cr二元中间合金，其组分重量百分比如下：
Al 70-90
Cr 10-30。
一种Al-Cr二元中间合金的制备方法，其步骤如下：
①按上述重量比例取Cr块和Al锭，Cr块块度破碎至30mm以内，取1/3重量的Al锭放入电炉升温熔化；
②当Al液颜色发白时，即温度1250℃以上时，分批加入步骤①所得Cr块，并用搅拌棒搅拌，确认Cr全部熔化后加入步骤①剩余的Al锭，继续升温，调整温度至1300～1350℃，搅拌均匀；
③除渣后即浇注成型。
本发明Al-Cr二元中间合金及其制备方法的优点是：
(1)本发明大幅度提高了中间合金中Cr的含量，提高了中间合金的使用效率；而黄铜的加Cr方法，Cu-Cr合金中Cr的含量仅能达到5％，过高Cr的加入将会造成Cr难以熔化和吸收；用Al-Cr合金替代Cu-Cr合金后，合金中Cr的含量达到10-30％，Cr的含量增加幅度达到200-600％，使用效果提高非常明显；
(2)Al-Cr中间合金的熔炼变得简单容易，节约能耗：Cu-Cr合金的熔炼需经材料粉碎、细颗粒Cr用铜箔包裹、电解铜的熔化控温、铜熔化脱氧、Cr的加入熔化和搅拌等过程，Cu-Cr中间合金的熔炼时间需要4～5小时，熔炼工艺复杂，熔炼时间长，由此带来的能耗大，材料烧损大；采用Al-Cr合金后，Cr只需要适度控制其块度，合金投料和熔化无特殊要求，浇注前只需要检查Cr的熔化状况和调温搅拌即可，材料熔化时Al和Cr进行合金化反应，该反应属于放热反应，反应开始后熔体温度迅速提高，极大地促进了Cr的熔化，整个熔炼时间只有45～50分钟，大大缩短了合金的熔炼时间，每百公斤合金可节约电耗约400度；
(3)与Cu-Cr合金相比，Al-Cr合金在黄铜熔炼中可以起到变质剂的作用，细化组织晶粒，提高材料性能。Cu-Cr合金材料熔点高，由于含Cr比例小，加入量大，MBA-2材料熔炼时只能随其它合金材料一起加入，这种加入方式起不到结晶核心的作用(变质)；而Al-Cr合金加入量低，熔炼时可以最后加入，材料凝固过程中部分高熔点的游离Cr质点可起到结晶核心的作用，大大地增加了晶粒的数量，细化晶粒度等级，从而改善了材料的各项性能。
【具体实施方式】
实施例一
一种Al-Cr二元中间合金，其组分重量百分比如下：
Al 80
Cr 20。
一种Al-Cr二元中间合金的制备方法，其步骤如下：
①按上述重量比例取Cr块和Al锭，Cr块块度破碎至30mm以内，取1/3重量的Al锭放入电炉升温熔化；
②当Al液颜色发白时，即温度1250℃以上时，分批加入步骤①所得Cr块，并用搅拌棒搅拌，确认Cr全部熔化后加入步骤①剩余的Al锭，继续升温，调整温度至1300℃，搅拌均匀；
③除渣后即浇注成型。
实施例二
一种Al-Cr二元中间合金，其组分重量百分比如下：
Al 90
Cr 10。
一种Al-Cr二元中间合金的制备方法，其步骤如下：
①按上述重量比例取Cr块和Al锭，Cr块块度破碎至30mm以内，取1/3重量的Al锭放入电炉升温熔化；
②当Al液颜色发白时，即温度1250℃以上时，分批加入步骤①所得Cr块，并用搅拌棒搅拌，确认Cr全部熔化后加入步骤①剩余的Al锭，继续升温，调整温度至1350℃，搅拌均匀；
③除渣后即浇注成型。
实施例三
一种Al-Cr二元中间合金，其组分重量百分比如下：
Al 70
Cr 30。
一种Al-Cr二元中间合金的制备方法，其步骤如下：
①按上述重量比例取Cr块和Al锭，Cr块块度破碎至30mm以内，取1/3重量的Al锭放入电炉升温熔化；
②当Al液颜色发白时，即温度1250℃以上时，分批加入步骤①所得Cr块，并用搅拌棒搅拌，确认Cr全部熔化后加入步骤①剩余的Al锭，继续升温，调整温度至1320℃，搅拌均匀；
③除渣后即浇注成型。
本发明根据Al-Cr地重量百分比配比不同，不限于以上实施例，在允许的范围内可以实现多个实施例。