本发明属于冶金，特别涉及一种基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法。
背景技术：
1、cuas中间合金以纯铜为基体加入as元素所构成的合金，用于生产铜合金及其它特殊合金材料中as元素的重要添加剂。现有技术中，制备合金大多采用火法冶炼工艺，专利cn101423907a公开了一种锡锗砷合金制备方法，其首先是将砷、锗、锡原料在高压反应釜中反应形成中间合金；再与剩余锡、锗一起熔化精炼，浇铸后得到锡锗砷合金材料。此方法能耗高、污染大。专利cn101748307a公开了一种金砷合金及其制备方法，其首先按所需原料配比称重后放入高压釜中反应，控制釜内压力、温度等变化，得到中间合金锭；再将中间合金锭与剩余金一起熔化精炼，浇铸后得到金砷合金材料。目前制备cuas中间合金的方法还有空感应熔炼法，即以高纯电解铜板和非金属as为原料，采用真空感应炉在高温下进行熔炼，随后快速凝固制备，该方法增加原料成本，此类方法流程复杂，同时真空度要求高、工艺繁琐、温度的控制较为困难。
2、为了解决现有铜砷合金合成工艺存在的技术问题，申请号201910807554.5提供了一种工艺简单且成本低廉的从铜电解液中原位合成铜砷合金的方法，但该方法并不能大规模制备cuas合金。因此如何降低现有生产技术的生产成本，同时制备出质量与商用合金性能相当甚至更优的cuas合金，以获得很好的经济效益，是cuas合金的研究方向。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明采用机械搅拌和电磁搅拌协同作用在铜熔体中引入涡流，将ca3(aso4)2粉和al粉混合物料加入熔体，将高温熔体在熔渣保护下进行电磁感应合金熔体的调质、保证渣金的有效分离，最后得到cuas合金和al2o3-cao的熔炼渣。
2、一种基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，按以下步骤进行：
3、(1)利用感应炉电热到温度为1100～1300℃熔化金属纯铜得到铜熔体；
4、(2)在所述铜熔体内形成涡流；
5、(3)将al粉、ca3(aso4)2均匀混合后通过涡流携带进入铜熔体中，温度为1200℃-1400℃，混合物料发生原位铝热还原反应，在多场耦合作用下实现as在铜熔体中的弥散添加；
6、(4)采用外加感应线圈进行保温熔炼，得到al2o3-cao还原熔渣和cuas合金熔体；
7、(5)将所述的cuas合金熔体浇铸到水冷结晶器中进行快速冷却，得到cuas合金。
8、进一步地，所述步骤(2)中的涡流是使用直叶式开启式涡轮桨，在机械搅拌和电磁搅拌协同作用下产生的，所述涡轮桨搅拌转速为200～300rpm。
9、进一步地，步骤(3)所述的al粉、ca3(aso4)2按摩尔比10：(3-5)的比例均匀混合。
10、进一步地，步骤(3)所述的ca3(aso4)2的加入量为化学反应计量式的1.1～1.3倍，控制as的添加量在20％～30％范围内，化学反应计量式(1)如下，其中x为0.21～0.37mol；
11、cu+0.5xca3(aso4)2+5/3xal＝[cu-xas]+5/6x(al2o3·1.8cao) (1)。
12、进一步地，步骤(3)所述的均匀混合为将al粉、ca3(aso4)2在球磨机上混合30～60min后，在10～20mpa下压制成坯。
13、进一步地，步骤(4)所述的熔炼温度为1400～1600℃，保温时间为5～10min，所述外加感应线圈频率在3000～4500hz。
14、进一步地，步骤(4)所述的al2o3-cao还原熔渣的熔点为1350℃～1550℃。
15、进一步地，步骤(4)所述的al2o3-cao还原熔渣直接采用溢流排渣法进行水淬制备铝酸钙水泥熟料。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
17、(1)本发明与真空熔炼相比该方法采用价格较低的ca3(aso4)2为原料，生产成本低，在非真空环境下进行制备不需要过高的真空度；
18、(2)本文采用ca3(aso4)2为原料不需要外加cao等造渣剂，直接原位生成cao和al2o3进行内部造渣，减少了能量的损失。
19、(3)生成的cao和al2o3还原熔渣采用溢流排渣法进行水淬制备ca-50牌号，全程无废弃物排放，实现清洁制备cuas合金
20、(4)与传统冶金方法相比该工艺采用还原和机械搅拌协同作用使as单质均匀弥散分布于cu基体中，有效地解决了偏析问题。
1.一种基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的涡流是使用直叶式开启式涡轮桨，在机械搅拌和电磁搅拌协同作用下产生的，所述涡轮桨搅拌转速为200～300rpm。
3.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(3)所述的al粉、ca3(aso4)2按摩尔比10：(3-5)的比例均匀混合。
4.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(3)所述的ca3(aso4)2的加入量为化学反应计量式的1.1～1.3倍，控制as的添加量在20％～30％范围内，化学反应计量式(1)如下，其中x为0.21～0.37mol；
5.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(3)所述的均匀混合为将al粉、ca3(aso4)2在球磨机上混合30～60min后，在10～20mpa下压制成坯。
6.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(4)所述的熔炼温度为1400～1600℃，保温时间为5～10min，所述外加感应线圈频率在3000～4500hz。
7.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(4)所述的al2o3-cao还原熔渣的熔点为1350℃～1550℃。
8.根据权利要求1所述的基于铝热自蔓延利用多场耦合制备cuas合金的方法，其特征在于：步骤(4)所述的al2o3-cao还原熔渣直接采用溢流排渣法进行水淬制备铝酸钙水泥熟料。
