CN1024688C - 钛铝硼化合物型晶粒细化剂 - Google Patents
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Abstract
一种含钛铝硼的化合物型铝合金晶粒细化剂，其特征在于它由钛铝金属间化合物、硼化物及钾钠盐类助溶剂组成，各组分的配比(以重量百分比计算)为：钛铝金属间化合物20-60；硼化物10-50，钾钠盐类余量。本发明的晶粒细化剂，用量少，细化效果好，对铝熔池温度不敏感，且运输，储存和生产操作均较为方便。
Description
本发明属于精炼铝的技术领域，即提供一种铝和铝合金熔铸用晶粒细化剂或变质剂。
国内外在熔炼铝合金时，多是采用Al-（3～10wt%）Ti或如美国专利3857705所报导的Al-（2-5wt%Ti）-（0.8-1.4wt%）B铝基合金对铝和铝合金熔体进行变质处理，这可以使其铸造晶粒得到明显的细化。上述铝合金晶粒细化机理是在于作为晶粒细化剂的铝基合金中存在着TiAl3，TiB2等变质相颗粒。为了得到这些变质相颗粒，迄今为止，一般采用熔制化-Ti或Al-Ti-B铝基合金并使变质相颗粒在其中形成的方法。铝熔体晶粒细化效果主要取决于TiAl3，TiB2等变质相颗粒在合金中存在的形态，尺寸和分布均匀性，一般要求TiAl3颗粒尺寸应小于40μm，并应呈均匀分布，而熔制工艺往往难以满足这一要求。则除此以外，是用钛、锰等金属粉末同卤化物盐类压成粉饼状的添加剂（如英国专利1413838）。由于采用金属粉末压制成型，而金属粉末比表面积大，加之钛在空气中吸气严重，易于氧化，故粉饼保存期较短且易于吸潮粉化，使用较不方便。
本发明的目的在于解决上述添加剂所存在的问题，即提供一种细化效果较好的无铝载体的钛铝硼化合物型晶粒细化剂。
本发明所提供的无铝载体的合钛铝硼化合物型晶粒细化剂，其特征在于它由钛铝金属间化合物TiAl3和/或TiAl，硼化物TiB3和/或KBF6及钾钠盐类NaCl和KCl助溶剂组成，晶粒细化剂的组分配比（以重量百分比计算，以下同）为：
钛铝金属间化合物 20-60
硼化物 10-50
钾钠盐类 余量
为了使铝和铝合金能达到最佳的晶粒细化效果，本发明所提供的晶粒细化剂，其主要元素钛、铝、硼的重量比应为：
钛∶铝＝（40-45）∶（60-55）
钛∶硼＝（3-10）∶1
而钛在晶粒细化剂中的总含量应为10-20。
为了提高晶粒细化剂的效果。本发明所提供的无铝载体的钛铝硼化合物型晶粒细化剂最好是由上述各组分粉末混合组成，其中铝钛金属间化合物的颗粒尺寸应控制在40μm以下，晶粒细化剂采用铝箔密封包装，使用时采用钟罩盛装，压入铝熔池3-5分钟后，进行充分搅拌使其均匀分布在铝熔体中。
本发明所提供的无铝载体的钛铝硼化合物型晶粒细化剂具有下述优点：
（1）传统的铝-（3-10）钛和铝-（2-5）钛-（0.8-1.5）硼的铝基合金型晶粒细化剂（以下简称为铝基合金型晶粒细化剂）其重量的90%以上系为铝载体（或称为基体），而本发明的晶粒细化剂由于是无载体的，因而可以使晶粒细化剂的添加量大为减少（约为通常的晶粒细化剂用量的1/10），由此可给晶粒细化剂运输、储存和生产操作带来方便。
（2）传统的铝基合金型晶粒细化剂系块剂，其中的变质相颗粒尺寸和形态需要通过冶金生产加以控制，往往难以达到40μm的要求，而本发明的晶粒细化剂是粉剂，其变质颗粒尺寸可以予以严格控制，且易于使其颗粒达到更细小的程度。因此，在晶粒细化效果相同的情况下，采用本发明的晶粒细化剂，钛在铝熔体中的添加量可以减少，对于不同牌号的铝合金，钛的加入量仅为0.002～0.008，因而可适用于所有牌号的铝和铝合金，特别是，对钛含量需限制在较低水平的铝和铝合金来说，更可显示其优越性。
（3）本发明的晶粒细化剂中的钛-铝-硼等金属间化合物的元素配比可在晶粒细化剂制备时进行调整，可以得到在热力学上相对铝熔体更为稳定的变质颗粒，从而使其在铝熔体中保持时间较长且对铝熔体温度不甚敏感。实验表明，本发明的晶粒细化剂在铝熔体中保持9小时以上，或铝熔体温度超出常规的控制温度，也未发现铸造晶粒有粗化迹象，这对于传统的铝基合金型晶粒细化剂来说，是不可能的。
（4）本发明的晶粒细化剂的粉剂，使用时要比铝基合金型晶粒化剂的铸锭，条带和丝更为简便，响应时间短，细化均匀性更佳。
本发明的晶粒细化剂的实施例如下：
实施例1
按下述组成配比（重量比，以下均同）称取原料：
TiAl3+TiAl＝40，其中TiAl3∶TiAl＝5∶1
TiB2+KBF6＝20，其中TiB2∶KBF6＝1∶5
NaCl+KCl＝40。
将称好的原料用混料机混合均匀，即得到了化合物型晶粒细化剂。用盛装量为200克或500克的铝箔袋包装。为了防潮起见，铝箔袋热压密封。
作为本发明的晶粒细化剂的应用实例，用于对6063铝合金铸造晶粒细化，其合金装炉量为8710公斤，细化剂添加量为3公斤（Ti的加入量为0.003%），熔池温度为710℃，用钟罩将细化剂压入熔池，经3分钟后进行搅拌后进行铸造，横向拖锭速度为120毫米/分，铸锭直径为180毫米。试验抗时效寿命为9小时从铸锭的头部和尾部分别取样，经低倍组织检验，晶粒度均达到国家标准（GB3247-82）2级，且铸锭无热裂发生。
实施例2
按下述组成配比称取原料：
TiAl3＝35
TiB2+KBF6＝20，其中TiB2∶KBF6＝1∶4
NaCl+KCl＝45。
将称好的原料用混料机混合均匀，即得到本发明的晶粒细化剂。使用方法与实施例1相同。
实施例3
按下述组成配比称取原料：
TiAl3+TiAl＝30，其中TiAl3∶TiAl＝3∶1
KBF6＝30
NaCl+KCl＝40。
将称好的原料用混料机混合均匀，即得到本发明的晶粒细化剂。其使用方法与实施例1相同。
Claims (2)
1、一种钛铝硼化合物型晶粒细化剂，其特征在于它由钛铝金属间化合物TlAl3和/或TlAl，硼化物TiB2和/或KBF6及钾钠盐类NaCl和KCl助溶剂组成，各组分的配比(以重量百分比计算)为：
钛铝金属间化合物20-60
硼化物10-50
钾钠盐类余量
其中钛、铝、硼之间的重量比为：
钛∶铝=(40-50)∶(60-55)
钛∶硼=(3-10)∶1
钛在晶粒细化剂中的总含量为10-20。
2、按权利要求1所述的晶粒细化剂，其特征在于所说的铝钛金属间化合物颗粒尺寸应控制在40微米以下。
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