权利要求
1. 一种三元La-Sm-Fe稀土铁合金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料预处理
将La-Fe合金加入钨坩埚中，之后将钨坩埚置于高纯石墨槽中;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比(0.9-1):(3.8-4.2):(0.8-1.2)均匀混合并在氩气中干燥后，填入高纯石墨槽中;在高纯氩气保护条件下，将高纯石墨槽内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚内的La-Fe合金加热至充分熔化，随后向SmF3-LiF-Li2O混合熔盐中加入质量百分比为4.8-5.2%的无水SmOF，并通入氩气搅拌熔盐后恒温静置;
(2)超声-直流脉冲电位电解
在氩气保护下，对经步骤(1)处理后的钨坩埚La-Fe合金接入铜阴极引线，高纯玻璃碳作为阳极接入SmF3-LiF-Li2O熔盐;脉冲电位条件下电解50-70min，同时，每间隔一定时间，将阳极载入超声震荡;其中，脉冲电位控制为电位3.0-4.2V，占空比80-92%，频率5-17Hz，电解温度控制在980-1100℃范围;
(3)合金产物收集
将钨坩埚内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，得到的La-Sm-Fe合金纯度不低于99.80%。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，La-Fe合金中La的质量百分比为69.5～70.5%。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，将无水SmF3、LiF和Li2O在氩气中200℃下干燥24h。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，将高纯石墨槽内的SmF、LiF和Li2O和钨坩埚内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，按10-18L/min通入氩气搅拌熔盐9-12min后恒温静置。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，每间隔8-10min，将阳极载入超声。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，超声的频率为16-28Hz，声强为1.20-1.80W/cm2，震荡2-3 min。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，La-Fe合金的纯度不低于99.50%，无水SmF3、LiF和Li2O的纯度均不低于99.50%，无水SmOF的纯度不低于99.50%。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于高熵稀土铁合金制备技术领域，具体涉及一种三元La-Sm-Fe稀土铁合金制备方法。
背景技术
[0002]稀土金属对钢具有净化、细化和合金化的作用，钢中添加多元微量的稀土元素可提高钢材比强度、韧性、塑性和耐蚀性，制备的稀土钢可用于航空、陆地交通、电力等领域。一般向钢中添加稀土元素是通过添加稀土-铁合金，目前，工业制备稀土铁合金主要是混溶法，存在的主要问题是稀土铁合金产品成分偏析高，且稀土元素烧损严重，因此，开发成分均匀、生产成本和能耗低、工艺简单、生产周期短的“绿色”多元稀土铁合金制备方法迫在眉睫。
发明内容
[0003]本发明的目的是开发一种三元La-Sm-Fe稀土铁合金制备方法。
[0004]本发明提供以下技术方案：
一种三元La-Sm-Fe稀土铁合金制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理
将La-Fe合金加入钨坩埚中，之后将钨坩埚置于高纯石墨槽中;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比(0.9-1):(3.8-4.2):(0.8-1.2)均匀混合并在氩气中干燥后，填入高纯石墨槽中;在高纯氩气保护条件下，将高纯石墨槽内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚内的La-Fe合金加热至充分熔化，随后向SmF3-LiF-Li2O混合熔盐中加入质量百分比为4.8-5.2%的无水氟化氧钐SmOF，并通入氩气搅拌熔盐后恒温静置;
(2)超声-直流脉冲电位电解
在氩气保护下，对经步骤(1)处理后的钨坩埚La-Fe合金接入铜阴极引线，高纯玻璃碳作为阳极接入SmF3-LiF-Li2O熔盐;脉冲电位条件下电解50-70min，同时，每间隔一定时间，将阳极载入超声震荡;其中，脉冲电位控制为电位3.0-4.2V，占空比80-92%，频率5-17Hz，电解温度控制在980-1100℃范围;
(3)合金产物收集
将钨坩埚内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，得到的La-Sm-Fe合金纯度不低于99.80%。
[0005]优选地，步骤(1)中，La-Fe合金中La的质量百分比为69.5～70.5%。
[0006]优选地，步骤(1)中，将无水SmF3、LiF和Li2O在氩气中200℃下干燥24h。
[0007]优选地，步骤(1)中，将高纯石墨槽内的SmF、LiF和Li2O和钨坩埚内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化。
[0008]优选地，步骤(1)中，按10-18L/min通入氩气搅拌熔盐9-12min后恒温静置。
[0009]优选地，步骤(2)中，每间隔8-10min，将阳极载入超声。
[0010]优选地，步骤(2)中，超声的频率为16-28Hz，声强为1.20-1.80W/cm2，震荡2-3min。
[0011]优选地，步骤(1)中，La-Fe合金的纯度不低于99.50%，无水SmF3、LiF和Li2O的纯度均不低于99.50%，无水SmOF的纯度不低于99.50%。
[0012]本发明所得La-Sm-Fe合金产品中杂质不高于500ppm，合金纯度不低于99.80%，生产过程中无有毒有害气体，符合环保要求;且合金成分均匀、生产成本和能耗低、工艺简单、生产周期短。
附图说明
[0013]图1为实施例中高纯石墨槽与钨坩埚布局示意图。
[0014]图中：1.玻璃碳阳极;2. SmF3-LiF-Li2O熔盐;3.石墨槽;4.钨坩埚;5.液态La-Fe合金;6.绝缘底座;7.铜阴极引线。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本发明提供的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0016]实施例中无水SmF3、LiF和Li2O，以及SmOF均在氩气环境中200℃下干燥24h。
[0017]实施例1：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为69.5%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比0.9:3.8:0.8填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为4.8%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在980℃。脉冲电位(电位3.0V，占空比80%，频率5Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率16Hz，声强1.2W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.82%。
[0018]实施例2：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比0.9:4.2:1.2填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为5.0%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1000℃。脉冲电位(电位3.20V，占空比82%，频率7Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率18Hz，声强1.30W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.87%。
[0019]实施例3：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比1:4:1填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为5%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1020℃。脉冲电位(电位3.40V，占空比84%，频率9Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率20Hz，声强1.40W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.95%。
[0020]实施例4：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比1:4:1填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为5%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1040℃范围。脉冲电位(电位3.60V，占空比86%，频率11Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率22Hz，声强1.50W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.91%。
[0021]实施例5：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比1:4:1填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为5.2%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1060℃范围。脉冲电位(电位3.80V，占空比88%，频率13Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率24Hz，声强1.60W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.86%。
[0022]实施例6：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70.5%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比0.9:3.8:0.8填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为4.8%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1080℃。脉冲电位(电位4.0V，占空比90%，频率15Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率26Hz，声强1.70W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.83%。
[0023]实施例7：
如图1所示，将纯度不低于99.50%(质量百分比)的La-Fe合金(La-Fe合金中La的质量百分比为70.5%)加入钨坩埚4并放入高纯石墨槽3中的绝缘底座6;将无水SmF3、LiF和Li2O按摩尔比0.9:4.2:1.2填入高纯石墨槽3中;在氩气保护条件下，将高纯石墨槽3内的SmF3、LiF和Li2O和钨坩埚4内的La-Fe合金加热至1150℃充分熔化，并加入质量百分比为5.2%的无水SmOF，通入15L/min氩气搅拌10min后静置保温20min;高纯氩气保护下，钨坩埚4接入铜阴极引线7，SmF3-LiF-Li2O混合熔盐2接入玻璃碳阳极1。将电解温度控制在1100℃。脉冲电位(电位4.2V，占空比92%，频率17Hz)条件下电解1h，同时，每间隔10min中阳极载入超声(频率28Hz，声强1.80W/cm2)震荡3min。将钨坩埚4内经电解所得La-Sm-Fe合金在氩气保护浇铸系统中铸锭并冷却至常温，去除合金表皮浮渣后真空密封保存，La-Sm-Fe合金纯度可达99.82%。
[0024]对比例1：
在实施例1的基础上，将无水SmF3、LiF和Li2O的摩尔比调整为0.8:3.7:0.7，其他流程和条件不变，实施后得到La-Sm-Fe合金纯度仅为98.02%;若将无水SmF3、LiF和Li2O的摩尔比调整为1.1:4.3:1.3，其他流程和条件不变，实施后得到La-Sm-Fe合金纯度为98.13%。
[0025]对比例2：
在实施例7的基础上，保持其它实施条件不变，将加入无水SmOF的质量百分比调整为5.3%，实施后得到La-Sm-Fe合金纯度仅为98.23%;若保持其它实施条件不变，将加入无水SmOF的质量百分比调整为4.7%，实施后得到La-Sm-Fe合金纯度仅为98.01%。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
