權利要求

1.一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于包括以下步驟：

S1.制備含金屬鋰的復合氧化物：將鋰鹽和氧化物充分混合，并壓制成圓柱，在真空高溫下煅燒，得到含金屬鋰的復合氧化物;

S2.制備Li-Mg二元合金：將步驟S1制備得到的復合氧化物與還原劑、助熔劑充分混合后壓制成球團，球團通過高溫真空熱還原反應生成鋰、鎂金屬混合物氣體，金屬混合物氣體在冷卻收集器中冷卻，形成亞穩(wěn)態(tài)金屬鍵的Li-Mg二元合金凝聚相;

S3.石蠟提純：將步驟S2中收集到的Li-Mg二元合金凝聚相與收集器一起放入熔化的石蠟里，使Li-Mg二元合金凝聚相完全熔化并浮在石蠟表面，而高熔點雜質沉入石蠟底部，降低石蠟溫度，浮在石蠟表面的Li-Mg二元合金液相凝固成固相，撈出;

S4.精餾提純與鑄錠：將步驟 S3 撈出的凝固的Li-Mg二元合金凝聚相在氬氣保護的精餾爐內(nèi)精餾提純，提純后的 Li-Mg 二元合金在熔煉爐內(nèi)并加入熔劑熔煉，在氬氣保護下澆鑄成 Li-Mg 二元合金錠，用鋁箔包裝保存在充氬氣的容器里;

S5.鎂、鋁合金化：將洗凈烘干的鎂錠或鋁錠在電爐內(nèi)加熱熔化，將步驟S4得到的Li-Mg二元合金錠放入到熔化后的鎂液或鋁液下熔煉，使Li-Mg二元合金錠迅速熔化，攪拌、降溫，然后澆鑄成型得到對應的鎂鋰合金鑄錠或鋁鋰合金鑄錠。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述鋰鹽和氧化物的質量份比為(35-45):(65-55);所述鋰鹽為無水碳酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰中的一種、兩種或者三種，所述氧化物為鈣氧化物與鎂氧化物的混合物，或者為鋁氧化物與鎂氧化物的混合物;所述鋰鹽的粒度選D50為75-90μm，所述氧化物粒度選D50為85-100μm。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述真空高溫下煅燒是指在真空度5-20Pa、850-950℃下煅燒6-8小時。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S2中所述復合氧化物、還原劑、助熔劑的質量份比為(80-83):(15-17):(2-4)，所述復合氧化物、還原劑和助熔劑的粒度均選D50為80-90μm。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S2中的所述還原劑為硅鐵、鋁粉或碳粉中的任意一種，所述助熔劑為螢石。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S2中的所述球團的高溫真空熱還原反應是在5-10Pa壓力，1100-1200℃下反應8-10小時。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S3中的所述冷卻收集器里的Li-Mg二元合金凝聚相在石蠟中的熔化溫度控制在比所述Li-Mg二元合金的熔點溫度高7-10℃，熔化時間為2-2.5小時。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S4中所述Li-Mg二元合金在精餾爐內(nèi)進行3級精餾提純，精餾爐內(nèi)的精餾釜材質為不銹鋼，三次精餾溫度分別控制比所述Li-Mg二元合金熔點高出15℃、30℃、45℃。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，步驟S4中所述Li-Mg二元合金熔化時，以及步驟S5中所述鎂錠或者鋁錠加熱熔化時，均加入熔劑并用氬氣保護，所述熔劑是LiCl、MgCl2和LiF三種化合物的混合物，三種化合物的質量份比為LiCl：MgCl2：LiF=(55-65)：(4-21)：(24-31)。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，其特征在于，所述亞穩(wěn)態(tài)金屬鍵的Li-Mg二元合金凝聚相為化合物 Mg2.49Li和Mg4.72Li，步驟S5中所述Li-Mg二元合金在達到熔點熔化后，接近600℃時，所述化合物 Mg2.49Li和Mg4.72Li分解成原子態(tài)Li和原子態(tài)Mg，通過攪拌使原子態(tài)Li和原子態(tài)Mg均勻分布在對應的鎂液或者鋁液中。

說明書

技術領域

[0001]本申請屬于輕金屬合金冶煉領域，具體涉及一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝。

背景技術

[0002]鎂鋰、鋁鋰合金在金屬結構材料中是最輕的，鎂鋰合金密度為1.3-1.6g/cm3，鋁鋰合金密度為2.45-2.80g/cm3，具有高的比強度、比剛度、比阻尼性能，良好的低溫塑性和抗沖擊性能，較好的抗腐蝕性和抗疲勞性，優(yōu)異的散熱性能等。在航天、航空、航海、軍械、核反應堆、坦克穿甲彈、魚雷、汽車、機器人、電子產(chǎn)品等許多行業(yè)和高科技民用領域得到應用，引來世界許多科學家對鎂鋰、鋁鋰合金的研究，使鎂鋰、鋁鋰合金得到快速發(fā)展。

[0003]目前國內(nèi)外生產(chǎn)鎂鋰、鋁鋰合金的方法，是在真空爐內(nèi)采用對摻法合金化，即將符合GB/T 1196-2008的高品質鋁錠或GB/T3499-2023的高品質鎂錠在真空爐內(nèi)的坩堝里在750-780℃熔化成液態(tài)，將金屬鋰用鐘罩法加入到鋁液或鎂液中，得到鋁鋰或鎂鋰合金。但該工藝制備的合金存在的主要問題是：

1.往鎂液或鋁液直接加金屬鋰，由于金屬鋰活潑易燃，易和空氣中的氧、氮、水等反應，造成鋰的收率降低，反應生成的化合物使合金液中雜質增加，反應生成的氣體雜質使合金造成熱裂，無法得到高品質鎂鋰、鋁鋰合金大鑄件，不能滿足如航空航天特定領域的大熔煉爐需求;

2.對反應設備要求高，所采用的合金熔煉爐為真空熔煉爐，沒有完全國產(chǎn)化，固定資產(chǎn)投資大;

3.合金化時由于無法充分攪拌，同時金屬鋰和金屬鎂、鋁的熔點、密度等性質相差太大，偏析現(xiàn)象嚴重，使合金的絕對強度和剛度、模量低;

4.電解鋰首先需要采用復雜工藝得到純的氯化鋰，氯化鋰電解生成金屬鋰時放出氯氣，制造成本高，固定資產(chǎn)投資大，環(huán)保不易解決。

發(fā)明內(nèi)容

[0004]為了滿足市場對高品質鎂鋰、鋁鋰合金大鑄錠的需求，本申請?zhí)峁┮环N常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝。

[0005]一種常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，包括以下步驟：

S1.制備含金屬鋰的復合氧化物：將鋰鹽和氧化物充分混合，并壓制成圓柱，在真空高溫下煅燒，得到含金屬鋰的復合氧化物;

S2.制備Li-Mg二元合金：將步驟S1制備得到的復合氧化物與還原劑、助熔劑充分混合后壓制成球團，球團通過高溫真空熱還原反應生成鋰、鎂金屬混合物氣體，金屬混合物氣體在冷卻收集器中冷卻，形成亞穩(wěn)態(tài)金屬鍵的Li-Mg二元合金凝聚相;

S3.石蠟提純：將步驟S2中收集到的Li-Mg二元合金凝聚相與收集器一起放入熔化的石蠟里，使Li-Mg二元合金凝聚相完全熔化并浮在石蠟表面，而高熔點雜質沉入石蠟底部，降低石蠟溫度，浮在石蠟表面的Li-Mg二元合金液相凝固成固相，撈出;

S4.精餾提純與鑄錠：將步驟 S3 撈出的凝固的Li-Mg二元合金凝聚相在氬氣保護的精餾爐內(nèi)精餾提純，提純后的 Li-Mg 二元合金在熔煉爐內(nèi)并加入熔劑熔煉，在氬氣保護下澆鑄成 Li-Mg 二元合金錠，用鋁箔包裝保存在充氬氣的容器里;

S5.鎂、鋁合金化：將洗凈烘干的鎂錠或鋁錠在電爐內(nèi)加熱熔化，將步驟S4得到的Li-Mg二元合金錠放入到熔化后的鎂液或鋁液下熔煉，使Li-Mg二元合金錠迅速熔化，攪拌、降溫，然后澆鑄成型得到對應的鎂鋰合金鑄錠或鋁鋰合金鑄錠。

[0006]進一步的，步驟S1中所述鋰鹽和氧化物的質量份比為(35-45):(65-55);所述鋰鹽為無水碳酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰中的一種、兩種或者三種，所述氧化物為鈣氧化物與鎂氧化物的混合物，或者為鋁氧化物與鎂氧化物的混合物;所述鋰鹽的粒度選D50為75-90μm，所述氧化物粒度選D50為85-100μm。

[0007]進一步的，步驟S1中所述真空高溫下煅燒是指在真空度5-20Pa、850-950℃下煅燒6-8小時。煅燒鋰鹽反應機理相同，化學反應式類似，以碳酸鋰煅燒時的反應為例，不同的氧化物與碳酸鋰的反應式如下：

Li2CO3+MgO=Li2O·MgO+CO2↑

Li2CO3+CaO=Li2O·CaO+CO2 ↑

Li2CO3+Al2O3=Li2O·Al2O3+CO2 ↑。

[0008]進一步的，步驟S2中所述復合氧化物、還原劑、助熔劑的質量份比為(80-83):(15-17):(2-4)，所述復合氧化物、還原劑和助熔劑的粒度均選D50為80-90μm。

[0009]進一步的，步驟S2中的所述還原劑為硅鐵、鋁粉或碳粉中的任意一種，所述助熔劑為螢石。

[0010]進一步的，步驟S2中的所述球團的高溫真空熱還原反應是在5-10Pa壓力，1100-1200℃下反應8-10小時，煅燒制得的含金屬鋰的復合氧化物發(fā)生的反應如下：

2(Li2O·MgO)+Si=2MgO·SiO2+4Li↑

2(Li2O·GaO)+Si=2CaO·SiO2+4Li↑

2(Li2O·Al2O3)+Si=2Al2O3·SiO2+4Li↑

2(CaO·MgO)+Si=2CaO·SiO2+2Mg↑ 。

[0011]進一步的，步驟S3中的所述冷卻收集器里的Li-Mg二元合金凝聚相在石蠟中的熔化溫度控制在比所述Li-Mg二元合金的熔點溫度高7-10℃，熔化時間為2-2.5小時。Li-Mg二元合金浮在石蠟表面后，降低石蠟溫度至低于該組份Li-Mg二元合金熔點5-7℃，恒溫1-1.5小時，用漏勺將固體撈出。

[0012]進一步的，步驟S4中所述Li-Mg二元合金在精餾爐內(nèi)進行3級精餾提純，精餾爐內(nèi)的精餾釜材質為不銹鋼，三次精餾溫度分別控制比所述Li-Mg二元合金熔點高出15℃、30℃、45℃。

[0013]進一步的，步驟S4中所述Li-Mg二元合金熔化時，以及步驟S5中所述鎂錠或者鋁錠加熱熔化時，均加入熔劑并用氬氣保護，所述熔劑是LiCl、MgCl2和LiF三種化合物的混合物，三種化合物的質量份比為LiCl：MgCl2：LiF=(55-65)：(4-21)：(24-31)。

[0014]進一步的，所述亞穩(wěn)態(tài)金屬鍵的Li-Mg二元合金凝聚相為化合物 Mg2.49Li和Mg4.72Li，步驟S5中所述Li-Mg二元合金在達到熔點熔化后，接近600℃時，所述化合物Mg2.49Li和Mg4.72Li分解成原子態(tài)Li和原子態(tài)Mg，通過攪拌使原子態(tài)Li和原子態(tài)Mg均勻分布在對應的鎂液或者鋁液中。

[0015]進一步的，所述步驟S5中的冶煉過程在常壓下進行，所述熔煉爐為可在常壓下冶煉的電阻爐、感應爐等國產(chǎn)化電爐。這類電爐價格低，在常壓下熔煉則便于大容量冶煉。

[0016]綜上所述，本申請技術方法包括以下至少一種有益技術效果：

1.本申請技術方法是以中間產(chǎn)物Li-Mg合金元素進一步生產(chǎn)Mg-Li、Al-Li合金，突破了傳統(tǒng)方式即利用電解法得到的金屬鋰與鎂液/鋁液生成合金的方式，解決了金屬鋰在合金中偏析嚴重、外觀質量差，力學性能不達標等問題，有效提升了產(chǎn)品質量;

2.利用本申請技術方法不受生產(chǎn)設備的限制，可以采用常規(guī)的電阻爐或者感應爐等國產(chǎn)電爐，降低了固定資產(chǎn)投資，設備完全國產(chǎn)化并且可以制備大熔煉量的合金大鑄件產(chǎn)品，可以填補目前航空航天等領域對大合金鑄件的需求;

3.本申請技術方法中制備得到的中間產(chǎn)物Li-Mg合金元素，其含鋰達到85-95%，國內(nèi)外未見報道，這種合金軋制的薄板有望直接用到鋰電池做負極;

4.直接用鈣、鎂、鋁的混合氧化物真空熱還原得到鎂、鋰混合金屬氣體，冷凝得鋰鎂二元合金，有效提升了鋰的收率;

4.有效避免了傳統(tǒng)鋰電解方法產(chǎn)生氯氣的問題，解決了污染環(huán)境問題。

附圖說明

[0017]圖1為本申請技術方法的工藝流程圖;

圖2為400kg熔煉量常壓下電爐用本申請技術方法制備得到的LA141鎂鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖;

圖3為400kg熔煉量常壓下電爐用本申請技術方法制備得到的2195鋁鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖;

圖4為400kg熔煉量真空電爐用金屬鋰對摻法制備得到的LA141鎂鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖;

圖5為400kg熔煉量真空電爐用金屬鋰對摻法制備得到的LA141鎂鋰合金產(chǎn)品燃燒后外觀示意圖;

圖6為400kg熔煉量真空電爐用金屬鋰對摻法制備得到的2195鋁鋰合金產(chǎn)品燃燒后外觀示意圖。

具體實施方式

[0018]以下結合附圖，對本申請的具體實施方式作進一步說明。

[0019]如圖1所示的工藝流程圖所示，本申請技術方法的核心在于先制備中間產(chǎn)物Li-Mg二元合金錠，也可稱之為Li-Mg二元合金元素或者鋰鎂合金元素，再利用鋰鎂合金元素與鎂錠/鋁錠熔煉得到相應的Mg-Li合金鑄錠/Al-Li合金鑄錠。

[0020]實施例1

本實施例用于制備LA141A鎂鋰合金錠，具體制備過程如下：

S1.選擇碳酸鋰鹽和氧化鈣作為原料，氧化鈣中含有少量氧化鎂，原料均是D50為85μm的粉體，碳酸鋰鹽和含少量氧化鎂的氧化鈣的質量份比=43:57。將碳酸鋰鹽和和氧化鈣粉體混合后用壓球機在45MPa下壓成直徑Φ20mm×25mm的圓柱體，在煅燒爐內(nèi)，真空度為15Pa、溫度為910℃的條件下煅燒8小時，得到復合氧化物鋰酸鈣。

[0021]煅燒反應如下：

Li2CO3+CaO=Li2O·CaO+CO2 ↑

Li2CO3+MgO=Li2O·MgO+CO2↑

同時，因為碳酸鋰鹽的制備方式多樣，且制備原料豐富，其制備原料中涉及石灰石時，煅燒時石灰石中的白云石發(fā)生如下反應：

CaC03·MgC03 = Mg0·Ca0+2C02 ↑

因此，若原料中有石灰石對本申請技術方法不會產(chǎn)生影響，在煅燒過程中生成的微量氧化鎂可以作為該步驟的反應原料。

[0022]同理，若氧化物原料選用鋁氧化物與鎂氧化物時，鋁氧化物與鋰鹽的反應如下：

Li2CO3+Al2O3=Li2O·Al2O3+CO2 ↑。

[0023]S2.把復合鋰酸鈣、75號硅鐵、螢石都磨成D50為80μm的粉體，鋰酸鈣：硅鐵：氟化鈣=82:16:2的質量份混合后，壓球機在45MPa壓力下將混合粉體壓成35g/個杏核型的球團，其中硅鐵為還原劑，螢石為助熔劑;然后將球團在真空反應爐內(nèi)，真空度10Pa、溫度1150℃下反應9.5小時，反應產(chǎn)生的氣體進入冷卻收集器中，氣相中含有的金屬被冷凝成凝聚相收集在冷卻收集器中，得到亞穩(wěn)態(tài)金屬鍵的Li-Mg二元合金凝聚相。

[0024]還原反應過程如下：

2(Li2O·MgO)+Si=2MgO·SiO2+4Li↑

2(Li2O·GaO)+Si=2CaO·SiO2+4Li ↑

2(CaO·MgO)+Si=2CaO·SiO2+2Mg↑

同理，當原料中采用有鋁氧化物時，其反應為：

2(Li2O·Al2O3)+Si=2Al2O3·SiO2+4Li↑

S3.將帶有Li-Mg二元合金凝聚相的收集器投入到220℃的石蠟熔液中，恒溫2小時后把石蠟熔體降溫至203℃，保溫1小時，Li-Mg二元合金液相凝固成固相，用漏勺撈出凝固的Li-Mg二元合金凝聚相，高熔點雜質沉入石蠟底部。

[0025]S4.將撈出的Li-Mg二元合金固體在串聯(lián)的三級溫度控制分別為235℃、250℃、265℃的不銹鋼精餾釜內(nèi)提純，撈Li-Mg二元合金固體攜帶來的石蠟返回石蠟熔煉爐，86%的K、Na變氣體除掉或成為高K、Na的另外一種產(chǎn)品，87%的Li-Mg二元合金中的雜質含量達到GB/T4369-2015標準，在質量份比為LiCl：MgCl2：LiF=63：6：31的熔劑以及氬氣共同保護下用電爐在280℃熔煉，在充氬氣的手套箱內(nèi)把Li-Mg二元合金液鑄成金屬錠，用鋁箔抽真空包裝，得到提純的Li-Mg二元合金錠。該Li-Mg二元合金錠中的鋰含量為95%，Li+Mg的含量為99.5%。得到的Li-Mg二元合金錠作為以后制備Mg-Li合金(鎂鋰合金)、Al-Li合金(鋁鋰合金)的合金元素，下文也稱之為Li-Mg二元合金元素或者鋰鎂合金元素。其中，高熔點雜質主要是高熔點氧化物、氟化物，具體為CaO、MgO、Li2O、2CaOSiO2、2CaOLi2O、FeO 、Fe2O3、CaF2、極少量Li2O、硅鐵等。

[0026]S5.將洗凈烘干的鎂錠200kg放入常壓電爐里的坩堝里，加熱到750℃，45分鐘后鎂錠完全熔化，用步驟S4得到的Li-Mg二元合金元素32.7kg來制備LA141A鎂鋰合金，把鋁箔包裝的Li-Mg二元合金元素直接放入到鎂液下300mm處，5分鐘熔化完成后，機械攪拌25分鐘，冷卻到710℃并在圓柱形模具里澆鑄成鑄錠，得到鎂鋰合金鑄錠。對制備得到的鎂鋰合金鑄錠取樣分析結果，其金屬鋰的收率達到94.35%，鎂鋰合金鑄錠內(nèi)各點的鋰含量為14±0.1%，沒有偏析現(xiàn)象出現(xiàn)，鑄錠表面光滑無裂痕，檢測其元素成分達到GB/T3499-2023的優(yōu)質品標準。

[0027]實施例2

本實施例用于制備2195鋁鋰合金鑄錠，制備鋰鎂合金元素(步驟S1-S4)的過程與實施例1相同。

[0028]S5.將洗凈烘干的鋁錠200kg放入常壓感應電爐里的坩堝里，加熱到750℃，45分鐘后鋁完全熔化，取出鋰鎂合金元素2.49kg，制備2195鋁鋰合金，把用鋁箔包裝的含鋰95%的鋰鎂合金元素放入到鋁液下300mm處，5分鐘熔化完成后，機械攪拌25分鐘，冷卻到710℃采用半連續(xù)澆鑄成鑄錠，得到鋁鋰合金鑄錠。對制備得到的鋁鋰合金鑄錠取樣分析結果，金屬鋰的收率為94.82%，鋁鋰合金內(nèi)多點不同部位的金屬鋰含量在1.12±0.01%，金屬鋰在合金中無偏析，鑄錠表面光滑，檢測其元素成分達到GB/T 1196-2008的優(yōu)質品標準。

[0029]本申請技術方法的關鍵之一在于先制取高質量的鋰鎂合金元素(即步驟S4得到的中間產(chǎn)品)，制備所得的鋰鎂合金元素的主要技術指標為鋰收率、Li+Mg的含量以及Li含量。以實施例1為基礎，針對步驟S1(煅燒工段)、步驟S2(真空熱還原工段)和步驟S3(石蠟提純工段)的不同技術參數(shù)，分析鋰鎂合金元素的鋰收率、(Li+Mg)含量和Li含量這幾個技術指標結果如表格1所示。其中除了表格中的變量參數(shù)，其余制備過程以及檢測分析過程與實施例1完全相同。

[0030]表格1：

[0031]由表格1可以看出，采用本申請技術方法首先制得的高質量鋰鎂合金元素，其Li含量不低于85%，Li+Mg的含量不低于99.5%，Li的收率超過90%，甚至實施例4和實施例5中Li的收率超過了96%。通過以上實施例證明，本申請技術方法的工藝路線暢通，工藝參數(shù)和所選設備可滿足制備鋰鎂合金元素的要求。該方法制造的鋰鎂合金是傳統(tǒng)金屬鋰制造成本的2/3，可大大降低生產(chǎn)鎂鋰合金、鋁鋰合金制造成本;合金化制備過程不需要采用昂貴的真空熔煉爐，固定資產(chǎn)投資與同等鋰產(chǎn)量相比減少了1/3，且無氯氣污染。

[0032]其中，步驟S2的高溫真空熱還原反應為固-固反應，也就是反應物均是固體，產(chǎn)生氣體的反應，固固反應要想進行，必須擴大接觸面積，所以物料要磨細，但太細，物料表面能增加，又會自然聚合。所以要選擇一定粒度，提高反應速度和收率，同樣加壓也是讓分子間更好接近才能反應。因此，煅燒工段步驟S1鋰鹽的粒度一般為D50為75-90μm，鈣、鎂、鋁的氧化物的粒度一般為D50為85-100μm，真空熱還原工段步驟S2的原料粒度為D50為80-90μm。

[0033]為了進一步驗證本申請技術方法的有效性和優(yōu)勢，將本申請技術方法與對摻法制備不同熔煉量鎂鋰合金、鋁鋰合金的方法進行對比，制備LA141鎂鋰合金的對比分析結果如表格2所示，制備2195鋁鋰合金的對比分析結果如表格3所示。

[0034]表格2：

[0035]表格3：

[0036]上述表格1中對比例1和表格2中的對比4與5的具體制備過程如下：

對比例1

采用對摻法制備鎂鋰合金：將洗凈烘干的鎂錠200kg放入真空感應電爐里的坩堝里，抽真空充氬氣保持微正壓，加熱到750℃，45分鐘后鎂完全熔化，取出用鋁箔真空包裝的用電解法得到的金屬鋰37.90kg，制備LA141A鎂鋰合金鑄錠，用鐘罩法將鋁箔包好的金屬鋰放入到鎂液下300mm處，5分鐘熔化完成后，通氬氣攪拌25分鐘，冷卻到710℃澆鑄成圓柱形鑄件，對制備得到的鎂鋰合金鑄錠取樣分析結果，其金屬鋰的收率74.1%，含鋰最高點16.63%，最低點12.36%，金屬鋰在合金中偏析嚴重。該對比例中的電解法為公知技術，本申請不作贅述。

[0037]對比例4

對摻法制備鋁鋰合金：將洗凈烘干的鋁錠200kg放入真空感應電爐里的坩堝里，抽真空充氬氣保持微正壓，加熱到750℃，45分鐘后鋁完全熔化，取出用鋁箔真空包裝的用電解法得到的金屬鋰2.89kg，目標合金是2195鋁鋰合金鑄錠，用鐘罩法將鋁箔包好的金屬鋰放入到鋁液下300mm處，5分鐘熔化完成后，通氬氣攪拌25分鐘，冷卻到710℃采用半連續(xù)澆鑄成鑄錠，對制備得到的鋁鋰合金鑄錠取樣分析結果，金屬鋰的收率73.82%，含鋰最高點1.96%，最低點為0.74%，金屬鋰在合金中偏析嚴重。

[0038]對比例5

對摻法制備鋁鋰合金：將洗凈烘干的鋁錠400kg放入真空感應電爐里的坩堝里，抽真空充氬氣保持微正壓，加熱到750℃，45分鐘后鋁完全熔化，取出用鋁箔真空包裝的用電解法得到的金屬鋰5.83kg，制備2195鋁鋰合金鑄錠，用鐘罩法將鋁箔包好的金屬鋰放入到鋁液下300mm處，5分鐘熔化完成后，通氬氣攪拌25分鐘，冷卻到710℃采用半連續(xù)澆鑄成鑄錠，對制備得到的鋁鋰合金鑄錠取樣分析結果，金屬鋰的收率72.39%，含鋰最高點1.98%，最低點為0.84%，金屬鋰在合金中偏析嚴重。表面出現(xiàn)數(shù)條深2-4mm、寬1-3mm、長度100-600mm不等的黑色溝，如圖6所示，后續(xù)用車床對鑄錠切削處理時易燃。

[0039]其中，表格2中的試驗例1-7是以實施例1為基礎制備LA141A鎂鋰合金鑄錠，步驟S1-S4與實施例1完全相同;步驟S5中與實施例1的不同參數(shù)為單爐熔煉量(即所用鎂錠的重量)和加入鋰鎂合金元素的重量，其余制備過程均相同。同理，表格3中的試驗例8-14是以實施例2為基礎制備2195鋁鋰合金鑄錠，步驟S1-S4與實施例2完全相同;步驟S5中與實施例1的不同參數(shù)為單爐熔煉量(即所用鋁錠的重量)和加入鋰鎂合金元素的重量，其余制備過程相同。且表格2和表格3中所有實施例、試驗例和對比例的檢測標準和方法均相同。

[0040]由表格2和表格3結果可知，傳統(tǒng)對摻法只能制備小熔煉量(50kg級左右)的Mg-Li合金鑄錠、Al-Li合金鑄錠，當制備大熔煉量的合金鑄錠時，會出現(xiàn)合金表面質量不達標，存在裂痕，甚至黑溝的情況，具體可參考圖4和圖5所示的400kg級LA141鎂鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖，以及圖6所示的400kg級2195鋁鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖。如圖4-圖6這種表面質量不達標的產(chǎn)品，后續(xù)在使用時需要先車削處理裂痕和黑溝，造成大量浪費;同時對摻法制備的合金其鋰收率低，造成了鋰元素的浪費，且偏析嚴重，會直接影響產(chǎn)品的強度、剛度、模量等。而本申請方法制備的Mg-Li合金鑄錠、Al-Li合金鑄錠，無論是50kg級的小熔煉量，還是600kg級的大熔煉量，所制備的產(chǎn)品其外觀質量和元素分析均符合國標的優(yōu)質產(chǎn)品要求，可有效滿足航空航天等大合金鑄件的使用場景需求，且鋰收率明顯提升。本申請技術方法制備所得的Mg-Li合金鑄錠、Al-Li合金鑄錠可參考圖2所示的400kg級LA141鎂鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖，以及圖3所示的400kg級2195鋁鋰合金產(chǎn)品外觀示意圖。

[0041]綜上，本申請?zhí)峁┝艘环N常壓下大熔煉量高品質Mg-Li、Al-Li合金的制備工藝，是首先用鋰鹽和Ca、Mg、Al的氧化物通過還原反應制取Li-Mg 二元合金元素，再用Li-Mg 二元合金元素在常壓下與鎂錠或鋁錠熔煉得到相應的Mg-Li 或 Al-Li 合金。本申請方法可以在常壓下制備高品質Mg-Li、 Al-Li 合金大鑄件，同時提升了鋰的收率，不用電解金屬鋰做制取鎂鋰或鋁鋰合金原料，從而避免了傳統(tǒng)鋰電解產(chǎn)生氯氣的污染。

[0042]以上均為本申請的較佳實施例，并非依此限制本申請的保護范圍，故：凡依本申請的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本申請的保護范圍之內(nèi)。

說明書附圖(6)