CN107400808B - 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107400808B
CN107400808B CN201710681774.9A CN201710681774A CN107400808B CN 107400808 B CN107400808 B CN 107400808B CN 201710681774 A CN201710681774 A CN 201710681774A CN 107400808 B CN107400808 B CN 107400808B
Authority
CN
China
Prior art keywords
intermediate alloy
alloy
melt
present
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710681774.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107400808A (zh
Inventor
丁万武
张海霞
赵文军
郭廷彪
李庆林
徐仰涛
夏天东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University of Technology
Original Assignee
Lanzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University of Technology filed Critical Lanzhou University of Technology
Priority to CN201710681774.9A priority Critical patent/CN107400808B/zh
Publication of CN107400808A publication Critical patent/CN107400808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107400808B publication Critical patent/CN107400808B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明提供一种Al‑Ti‑C‑Nb中间合金及其制备方法和应用。本发明提供的Al‑Ti‑C‑Nb中间合金以质量含量为1.0～5.0％的Ti，0.5～2.0％的C和0.5～2.0％的Nd为合金元素，通过加入0.5～2.0％的Nd提高了TiC的成形效果，从而使得到的Al‑Ti‑C‑Nb中间合金具有良好的细化效果。实验结果表明，本发明提供的Al‑Ti‑C‑Nb中间合金用于细化纯铝时，加入量0.2wt％即可获得细小等轴晶组织，晶粒尺寸为150～180μm；用于细化亚共晶铝硅合金时，加入量0.5％即可使粗大树枝晶变为20～50μm的细小等轴晶，共晶硅从粗大长条状变质为5～10μm的细小短棒状或颗粒状结构。

Description

一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及合金细化技术领域，特别涉及一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用。
背景技术
生产高质量的铝合金，控制铸锭组织是十分必要的。铝合金中的铝的晶粒细化后，不仅提高了机械性能，而且由于组织致密，也提高了铸件的气密性，这对耐压件尤其重要。细化晶粒尺寸最常用和有效的方法是在浇铸前向熔体中加入形核剂，在铝的凝固过程中通过异质形核使晶粒细化，工业上把这种方法叫作铸锭晶粒细化处理。在合金中添加中间合金不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。
铝及铝合金中最主要的晶粒细化剂有三类：Al-Ti中间合金、Al-Ti-B中间合金和Al-Ti-C中间合金。其中，Al-Ti-B中间合金的细化效率比Al-Ti中间合金的高12倍，其稳定性也有相当的提高。但是，由于Al-Ti-B中间合金中的TiB2相易聚集沉淀，被细化的产品优势会出现质量问题，如针孔、裂纹、断带等。Al-Ti-C中间合金中形成的TiC粒子因尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与Al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。
但由于C在Al中的润湿性较差，Al-Ti-C中间合金中TiC粒子的成形效果差，因此，想要获得良好的细化效果，Al-Ti-C中间合金用量较大，Al-Ti-C中间合金用于铝合金细化时，添加量为0.5％时，晶粒细化至150μm。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用。本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金在较少加入量下即可获得优异的细化效果。
本发明提供了一种Al-Ti-C-Nd中间合金，按照元素组成，包括如下质量含量的组分：Ti 1.0～5.0％，C 0.5～2.0％，Nd 0.5～2.0％以及余量的Al。
优选的，所述Al-Ti-C-Nd中间合金包括分布于α-Al基体上的TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd。
优选的，所述TiAl3的粒径为5～10μm。
优选的，所述TiC的粒径为0.5～1μm。
优选的，所述Ti2Al20Nd的粒径为10～200μm。
本发明还提供了上述技术方案所述Al-Ti-C-Nd中间合金的制备方法，包括以下步骤：
将铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合后压制成混合粉末块体；
将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；
将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
优选的，所述铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比为5:(1.5～2.5):(0.8～1.2)；所述Nd2O3粉的质量为铝粉、钛粉和碳粉总质量的2～6％。
优选的，所述铝熔体的温度为780～820℃。
优选的，所述热爆反应的时间为3～5min。
本发明还提供了上述技术方案所述Al-Ti-C-Nd中间合金或按照上述技术方案所述制备方法制备的Al-Ti-C-Nd中间合金的应用，包括：将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体或亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在铝熔体中的质量含量为0.2～0.3％；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在亚共晶铝硅合金熔体中的质量含量为0.5～1％。
本发明提供了一种Al-Ti-C-Nd中间合金，按照元素组成，包括如下质量含量的组分：Ti 1.0～5.0％，C 0.5～2.0％，Nd 0.5～2.0％以及余量的Al。本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金以质量含量为1.0～5.0％的Ti，0.5～2.0％的C和0.5～2.0％的Nd作为合金元素，通过加入0.5～2.0％的稀土元素Nd提高了TiC的成形效果，从而使得到的Al-Ti-C-Nd中间合金在较少量添加的情况下仍具有良好的细化效果。实验结果表明，本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金用于细化纯铝时，加入量为0.2wt％即可获得细小等轴晶组织，晶粒尺寸为150～180μm；用于细化亚共晶铝硅合金时，加入量为0.5％即可使粗大树枝晶变为尺寸为20～50μm的细小等轴晶，共晶硅从粗大长条状变质为尺寸为5～10μm的细小短棒状或颗粒状结构。
并且，本发明提供的制备方法将粉末状原料加工成密实的块体，再将混合粉末块体加入铝熔体中进行反应，保证了元素的充分反应，并且缩短了反应时间，更加节能；并且本发明提供的方法使用钛粉作为钛源，相比于传统的使用K2TiF6作为钛源的方法来说，在制备过程中不会产生氟化气体，不会产生环境污染，更环保。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的Al-Ti-C-Nd中间合金的XRD图谱；
图2为本发明实施例1中制备的Al-Ti-C-Nd中间合金的SEM图；
图3为图2中A点能谱图；
图4为图2中B点能谱图；
图5为图2中C点能谱图；
图6本发明实施例2细化后的纯铝的显微组织图；
图7为本发明实施例3细化后的亚共晶铝硅合金中铝基体的显微组织图；
图8为本发明实施例3细化后的亚共晶铝硅合金中共晶硅的显微组织图；
图9为本发明实施例5细化后的纯铝的显微组织图；
图10为本发明实施例6细化后的亚共晶铝硅合金中铝基体的显微组织图；
图11为本发明实施例6细化后的亚共晶铝硅合金中共晶硅的显微组织图；
图12为本发明对比例1中未经细化的纯铝的显微组织图；
图13为本发明对比例2中未经细化的亚共晶铝硅合金中铝基体的显微组织图；
图14为本发明对比例2中未经细化的亚共晶铝硅合金中共晶硅的显微组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种Al-Ti-C-Nd中间合金，按照元素组成，包括如下质量含量的组分：Ti 1.0～5.0％，C 0.5～2.0％，Nd 0.5～2.0％以及余量的Al，优选为Ti 2.0～4.0％，C1.0～1.5％，Nd 1.0～1.5％以及余量的Al，更优选为Ti 2.5～3.5％，C 1.2～1.3％，Nd1.2～1.3％以及余量的Al。
在本发明中，所述Al-Ti-C-Nd中间合金优选包括分布于α-Al基体上的TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd。在本发明中，所述TiAl3的粒径优选为5～10μm，更优选为6～8μm。在本发明中，所述TiC的粒径优选为0.5～1μm，更优选为0.6～0.8μm。在本发明中，所述Ti2Al20Nd的粒径优选为10～200μm，更优选为50～150μm。在本发明中，所述TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd的含量由中间合金的成分决定。
在本发明中，所述Ti作为合金元素，与Al基体形成TiAl3中间相，并与Nd和Al形成Ti2Al20Nd中间相，这两种中间相不仅能够用于细化铝晶粒，且对共晶硅起到变质作用。在本发明中，所述C与Al形成TiC中间相，细化铝晶粒，并且Nd提高了TiC的成形效果，提高TiC中间相对铝晶粒的细化效果。
本发明还提供了上述技术方案所述Al-Ti-C-Nd中间合金的制备方法，包括以下步骤：
将铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合后压制成混合粉末块体；
将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；
将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
本发明将铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合后压制成混合粉末块体。在本发明中，所述铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比优选为5:(1.5～2.5):(0.8～1.2)，更优选为5:(1.8～2.2):(0.9～1.1)；所述Nd2O3粉的质量优选为铝粉、钛粉和碳粉总质量的2～6％，更优选为3～5％。
在本发明中，所述铝粉的细度优选为200～300目，更优选为230～280目，最优选为240～250目；所述钛粉的细度优选为300～400目，更优选为330～360目，最优选为340～350目；所述碳粉的细度优选为400～500目，更优选为420～460目，最优选为430～440目；所述Nd2O3粉的细度优选为300～400目，更优选为320～380目，最优选为340～360目；所述Nd2O3粉的纯度优选为99.9％以上。本发明对所述铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明的实施例中，所述碳粉优选为石墨粉。
本发明对所述铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备混合粉体的技术方案即可。在本发明中，所述混合优选为球磨；所述球磨的球料比优选为(1～2):1，更优选为1.5:1；所述球磨的转速优选为500～700℃/min，更优选为600r/min；所述球磨的时间优选为80～100min，更优选为90min。本发明对所述球磨的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的球磨机即可。在本发明中，所述球磨机优选为行星式球磨机。
在本发明中，所述压制的压力优选为50～60MPa，更优选为53～58MPa，最优选为54～55MPa；所述块体的尺寸优选为(20～50)mm×(20～50)mm，更优选为(30～40)mm×(30～40)mm。本发明对所述压制的时间和得到的混合粉末块体的密度没有特殊的限定，能够保证粉末压制成型即可。
本发明将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体。在本发明中，所述铝熔体的温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃，最优选为800℃。在本发明中，所述金属铝的纯度优选为99.7％以上。
得到混合粉末块体和铝熔体后，本发明将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。在本发明中，所述混合粉末块体与铝熔体的质量比根据中间合金的成分进行调整。
本发明将所述混合粉末块体压入铝熔体内进行热爆反应，得到合金熔体。本发明对所述混合粉末块体压入铝熔体的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可；本发明优选使用石墨钟罩将混合粉末块体压入铝熔体中。
在本发明中，所述热爆反应的时间优选为3～5min，更优选为4min；所述热爆反应的引发温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃。在本发明中，所述热爆反应无需额外的加热或降温。本发明通过铝熔体的热量引发铝、钛、碳和Nd2O3之间的热爆反应，在反应过程中块体体积增大并向铝熔体中扩散；热爆反应为放热反应，放出的热量使得铝熔体温度进一步升高，保证了各个元素的充分反应，缩短了反应时间，并且通过利用原料放热反应放出的热量，降低了制备温度。
在热爆反应过程中，合金元素Al、Ti、C、Nd发生反应，生成α-Al、TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd等物相组织；其中，TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd这些物相组织在合金的细化过程中能够起到良好的细化效果；并且，TiAl3和Ti2Al20Nd对于硅相起到良好的变质作用。
本发明将混合粉末块体压入铝熔体中进行热爆反应，使混合粉末块体整体快速升温，使金属元素的反应在整个块体内同时发生，不仅降低了细化剂的制备温度，还缩短了反应时间，仅在780～820℃范围内反应3～5min即可，显著降低了反应的能耗，并且保证了元素的充分反应，防止出现元素偏析现象。
所述热爆反应完成后，本发明优选将所述热爆反应的产物依次静置和搅拌，得到合金熔体。在本发明中，所述所述静置的温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃，最优选为800℃；所述静置的时间优选为3～5min，更优选为4min。在本发明中，所述搅拌的频率优选为1min/次，搅拌的次数优选为3～6次。本发明对所述搅拌的速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的熔体搅拌速率即可。本发明优选使用石墨棒对合金熔体进行搅拌。本发明通过静置使合金熔体中形成的α-Al、TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd等物相组织进行扩散，通过搅拌使生成的α-Al、TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd等物相组织进一步在合金熔体中均匀分布，避免第二相粒子的偏聚现象。
搅拌完成后，本发明优选对所述搅拌后的产物进行净化处理，得到合金熔体。在本发明中，所述净化处理优选为精炼；所述精炼用精炼剂优选为C2Cl6；所述精炼剂的质量优选为搅拌后的产物质量的0.3～1.5％，更优选为0.5～1.0％。本发明通过精炼对搅拌后的产物进行过滤，有效去除了熔体中的Al2O3团聚物和夹杂杂质的含量，使最终得到的细化剂更加纯净，从而使细化效果更好。
得到合金熔体后，本发明将所述合金熔体浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。在本发明中，所述浇注的温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃，最优选为800℃。本发明优选使用钢模为浇注模具。
本发明还提供了上述技术方案所述Al-Ti-C-Nd中间合金或按照上述技术方案所述制备方法制备的Al-Ti-C-Nd中间合金的应用，包括：将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体或亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在铝熔体中的质量含量为0.2～0.3％，优选为0.25％；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在亚共晶铝硅合金熔体中的质量含量为0.5～1％，优选为0.75％。
本发明将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体混合，得到细化铝熔体。在本发明对所述铝熔体的来源没有特殊的限定，将金属铝熔化即可。在本发明中，所述铝熔体的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃。本发明对所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体的混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的添加细化剂的技术方案即可。
混合完成后，本发明优选将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体的混合后的产物进行保温，得到细化铝熔体。在本发明中，所述保温的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃；所述保温的时间优选为5～7min，更优选为6min。在本发明中，所述保温使所述Al-Ti-C-Nd中间合金均匀熔化于铝熔体中，发挥细化作用。
得到细化铝熔体后，本发明将所述细化铝熔体进行浇注。在本发明中，所述细化铝熔体的浇注的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃。
在本发明中，金属铝经所述Al-Ti-C-Nd中间合金细化后，晶粒由尺寸为1230μm左右的柱状晶细化为尺寸为120～180μm的等轴晶。
本发明将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与亚共晶铝硅合金熔体混合，得到细化变质熔体。在本发明的实施例中，所述亚共晶铝硅合金优选为Al-7Si。本发明对所述亚共晶铝硅合金熔体的来源没有特殊的限定，将亚共晶铝硅合金熔化或按照本领域技术人员熟知的熔炼亚共晶铝硅合金的方法制备即可。在本发明中，所述亚共晶铝硅合金熔体的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃。本发明对所述Al-Ti-C-Nd中间合金与亚共晶铝硅合金熔体的混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的添加细化剂的技术方案即可。
混合完成后，本发明优选将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与亚共晶铝硅合金熔体的混合后的产物进行保温，得到细化变质熔体。在本发明中，所述保温的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃；所述保温的时间优选为5～7min，更优选为6min。在本发明中，所述保温使所述Al-Ti-C-Nd中间合金均匀熔化于亚共晶铝硅合金熔体中，发挥细化变质作用。
得到细化变质熔体后，本发明将所述细化变质熔体进行浇注。在本发明中，所述细化变质熔体的浇注的温度优选为720～730℃，更优选为724～726℃。
在本发明中，亚共晶铝硅合金经所述Al-Ti-C-Nd中间合金细化变质后，铝晶粒由树枝晶变为尺寸为20～55μm的等轴晶，共晶硅相从粗大长条状变质为尺寸为4～10μm的细小短棒状或颗粒状结构。
本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金不仅对纯铝具有良好的细化效果，而且将亚共晶铝硅合金的变质处理和细化处理合为一体，简化了亚共晶铝硅合金的熔体处理工艺，降低了成本。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
将粒径为250目的铝粉、粒径为350目的钛粉、粒径为440目的石墨粉和粒径为320目的Nd2O3粉按照5:2:1比例在行星式球磨机中以600转/分钟速率混合90min，得到混合粉末，然后在50压力下压制成尺寸为直径25mm的混合粉末块体；
将铝锭加热至800℃，使铝锭完全熔化，得到铝熔体；
按照反应后所得中间合金中Ti质量含量为5％的比例，将混合粉末块体压入800℃的铝熔体内，进行热爆反应3min，然后将合金熔体在800℃下静置4min，然后以1min/次速率搅拌1min，得到合金熔体；
在800℃下向合金熔体中加入1.5％的C2Cl6精炼剂，精炼1min后，在800℃下浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
本实施例制备得到的Al-Ti-C-Nd中间合金成分(质量)如下：
Ti 5％，C 0.62％，Nd 0.5％，和余量的Al。
对本实施例制备的Al-Ti-C-Nd中间合金进行XRD分析，得到XRD图谱如图1所示，从图中可以看出，本实施例制备的Al-Ti-C-Nd中间合金包括α-Al、TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd。
对本实施例制备的Al-Ti-C-Nd中间合金进行扫描电镜分析，得到SEM图如图2所示，图2中A、B、C三点能谱图分别如图3～5所示，如图所示，A点主要有Ti、Al、Nd三种元素组成，B点主要有Ti、C两种元素组成，C点主要由Al、Ti、C三种元素组成，结合各个元素摩尔质量含量和图1分析可知：亮白色块状物为Ti2Al20Nd，灰色块状物为TiAl3，颗粒状物为TiC。从图2～5结合图1可以看出，本实施例制备的Al-Ti-C-Nd中间合金中，TiAl3为尺寸5～10μm的块状物；Ti2Al20Nd为尺寸10～200μm的块状，TiC为尺寸0.5～1μm的颗粒状。
实施例2:
将工业纯铝加热至完全熔化后升温到730℃扒渣；
将实施例1制备的Al-Ti-C-Nd中间合金按照重量的0.2％的比例加入铝液中，以1min/次速率搅拌1min，然后保温5min后，在730℃浇铸，可得细化效果良好的纯铝。
对本实施例细化后的纯铝进行显微组织观察，得到图片如图6所示，从图中可以看出，组织为细小等轴晶组织，尺寸为150～180μm。
实施例3:
将Al-7Si牌号(或成分)铝硅合金加热至完全熔化后升温到730℃扒渣；
将实施例1制备的Al-Ti-C-Nd中间合金按照重量的0.5％中间合金加入合金液中，充分搅拌并保温5min后，在730℃浇注，可得细化和变质效果良好的亚共晶铝硅合金。
对本实施例细化后的亚共晶铝硅合金进行显微组织观察，得到图片如图7和图8所示。从图7可以看出，粗大树枝晶变为细小等轴晶，尺寸为20～50μm；从图8可以看出，共晶硅从粗大长条状变质为细小短棒状或颗粒状，尺寸为5～10μm。
实施例4:
按照实施例1的方法制备Al-Ti-C-Nd中间合金，其中，铝粉、钛粉、石墨粉和Nd2O3粉的比例替换为5:1.8:1，混合粉末块体与铝熔体的比例按照为Ti在中间合金中质量含量为5％添加，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
本实施例制备得到的Al-Ti-C-Nd中间合金成分如下：
Ti 5％，C 0.5％，Nd 0.6％，和余量的Al。
对本实施例制备的Al-Ti-C-Nd中间合金进行扫描电镜分析，得到SEM图与图1类似。
实施例5:
按照实施例2的方式细化纯铝，不同的是，将实施例4制备的Al-Ti-C-Nd中间合金按照重量的0.3％的比例加入铝液中，可得细化效果良好的纯铝。
对本实施例细化后的纯铝进行显微组织观察，得到图片如图9。从图9可以看出，组织为细小等轴晶组织，尺寸为120～140μm。
实施例6:
按照实施例3的方式细化亚共晶铝硅合金，不同的是，将实施例4制备的Al-Ti-C-Nd中间合金按照重量的1％中间合金加入合金液中，可得细化和变质效果良好的亚共晶铝硅合金。
对本实施例细化后的亚共晶铝硅合金进行显微组织观察，得到图片如图10和图11所示。从图10可以看出，粗大树枝晶变为细小等轴晶，尺寸为20～55μm；从图11可以看出，共晶硅从粗大长条状变质为细小短棒状或颗粒状，尺寸为4～8μm。
对比例1：
按照实施例2的方式，不添加Al-Ti-C-Nd中间合金制备未经细化的纯铝。
对本对比例细化后的纯铝进行显微组织观察，得到图片如图12。从图中可以看出，未经细化的纯铝为粗大的柱状晶，晶粒尺寸为1230μm左右。
对比例2：
按照实施例3的方式，不添加Al-Ti-C-Nd中间合金制备未经细化的亚共晶铝硅合金。
对本对比例细化后的亚共晶铝硅合金进行显微组织观察，得到图片如图13和14所示。从图13可以看出，未经细化的亚共晶铝硅合金中Al基体呈树枝状分布，晶粒较大，尺寸为40～60μm。从图14可以看出，未经细化的亚共晶铝硅合金中共晶硅呈粗条状分布，尺寸为30～50μm。
由以上对比例及实施例可以看出，本发明提供的Al-Ti-C-Nd中间合金在较少量添加的情况下仍具有良好的细化效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种Al-Ti-C-Nd中间合金，按照元素组成，包括如下质量含量的组分：Ti 1.0～5.0％，C 0.5～2.0％，Nd 0.5～2.0％以及余量的Al；
所述Al-Ti-C-Nd中间合金包括分布于α-Al基体上的TiAl3、TiC和Ti2Al20Nd；
所述Al-Ti-C-Nd中间合金的制备方法，由以下步骤组成：
将铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合后压制成混合粉末块体；
将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；
将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
2.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Nd中间合金，其特征在于，所述TiAl3的粒径为5～10μm。
3.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Nd中间合金，其特征在于，所述TiC的粒径为0.5～1μm。
4.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Nd中间合金，其特征在于，所述Ti2Al20Nd的粒径为10～200μm。
5.权利要求1～4任意一项所述Al-Ti-C-Nd中间合金的制备方法，包括以下步骤：
将铝粉、钛粉、碳粉和Nd2O3粉混合后压制成混合粉末块体；
将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；
将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Nd中间合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比为5:(1.5～2.5):(0.8～1.2)；所述Nd2O3粉的质量为铝粉、钛粉和碳粉总质量的2～6％。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铝熔体的温度为780～820℃。
8.根据权利要求5或7所述的制备方法，其特征在于，所述热爆反应的时间为3～5min。
9.权利要求1～4任意一项所述Al-Ti-C-Nd中间合金或按照权利要求5～8任意一项所述制备方法制备的Al-Ti-C-Nd中间合金的应用，包括：将所述Al-Ti-C-Nd中间合金与铝熔体或亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在铝熔体中的质量含量为0.2～0.3％；所述Al-Ti-C-Nd中间合金在亚共晶铝硅合金熔体中的质量含量为0.5～1％。
CN201710681774.9A 2017-08-10 2017-08-10 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用 Active CN107400808B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710681774.9A CN107400808B (zh) 2017-08-10 2017-08-10 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710681774.9A CN107400808B (zh) 2017-08-10 2017-08-10 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107400808A CN107400808A (zh) 2017-11-28
CN107400808B true CN107400808B (zh) 2019-03-29

Family

ID=60397615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710681774.9A Active CN107400808B (zh) 2017-08-10 2017-08-10 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107400808B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112048589A (zh) * 2020-09-03 2020-12-08 遵义金业机械铸造有限公司 一种铝基复合脱氧变质剂合金
CN112746195B (zh) * 2020-12-30 2022-02-01 吉林大学 抗衰退的细化剂及制备方法和应用、铝合金及其细化方法
CN112921203B (zh) * 2021-01-25 2021-11-19 广东工程职业技术学院 一种再生铝合金的晶粒细化剂及其制备方法和应用
CN118272682B (zh) * 2024-06-04 2024-08-20 湘潭大学 一种Al-Ti-B-C细化剂及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3785807A (en) * 1970-04-28 1974-01-15 Graenges Aluminium Ab Method for producing a master alloy for use in aluminum casting processes
CN1584085A (zh) * 2004-06-11 2005-02-23 吉林大学 一种用于过共晶铝硅合金的变质剂及处理方法
CN101935772A (zh) * 2010-09-26 2011-01-05 郑州大学 一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法
CN104611591A (zh) * 2014-03-27 2015-05-13 周凡 合金细化剂及其制备方法
CN106756146A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 兰州理工大学 一种Al‑Ti‑C‑Ce细化剂的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6261390B1 (en) * 2000-05-15 2001-07-17 Hsien-Yang Yeh Process for nodulizing silicon in casting aluminum silicon alloys

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3785807A (en) * 1970-04-28 1974-01-15 Graenges Aluminium Ab Method for producing a master alloy for use in aluminum casting processes
CN1584085A (zh) * 2004-06-11 2005-02-23 吉林大学 一种用于过共晶铝硅合金的变质剂及处理方法
CN101935772A (zh) * 2010-09-26 2011-01-05 郑州大学 一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法
CN104611591A (zh) * 2014-03-27 2015-05-13 周凡 合金细化剂及其制备方法
CN106756146A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 兰州理工大学 一种Al‑Ti‑C‑Ce细化剂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Effect of Al-P-Ti-TiC-Nd2O3 modifier on the microstructure and mechanical properties of hypereutectic A1-20wt.%Si alloy》;C.L.Xu et al.;《Materials Science and Engineering A》;20071231;第343-344、346页

Also Published As

Publication number Publication date
CN107400808A (zh) 2017-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107400808B (zh) 一种Al-Ti-C-Nd中间合金及其制备方法和应用
Guo et al. Modification of Mg2Si morphology in Mg–Si alloys with Bi
JP5405115B2 (ja) 結晶粒微細化母合金の製造方法
CN106756146B (zh) 一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法
CN102086023B (zh) 溶胶--凝胶结合铝热反应原位合成方法及用该方法合成的FeNiCrTi/NiAl-Al2O3纳米复合材料
Moussa et al. Effect of high-intensity ultrasonic treatment on modification of primary Mg2Si in the hypereutectic Mg–Si alloys
Xu et al. Effect of Al-3 wt% Al2O3 master alloy fabricated by calcined kaolin on grain refinement and mechanical properties of A356 alloy
Zhengjun et al. Synthesis and refinement performance of the novel Al-Ti-B-RE master alloy grain refiner
Zhang et al. Improve mechanical properties of high pressure die cast Al9Si3Cu alloy via dislocation enhanced precipitation
CN112828250A (zh) 制备细小晶粒、偏析程度低的合金铸造装置和方法
CN110129596B (zh) 薄带状纳米Al3(Sc,Zr)/Al复合孕育剂的制备方法
CN102864343B (zh) 一种原位铝基复合材料孕育剂的制备方法
KR20040027263A (ko) 고액공존상태의 금속재료의 제조방법
CN110129631A (zh) 一种内燃机用高强韧耐热铝合金材料及其制备方法
CN110257676A (zh) γ-Al2O3纳米颗粒在制备变质高硅铝合金中的用途
CN109055831A (zh) 新型纳米过共晶铝硅合金复合变质剂及其制备方法和用途
US20120060648A1 (en) Method for producing multiphase particle-reinforced metal matrix composites
CN115074580B (zh) Ni2Al3-TiC高温合金细化剂及制备方法和应用
Li et al. Enhanced grain refinement of in-situ AlN-TiN/Al composite inoculant on aluminum assisted by ultrasonic treatment
CN108384972B (zh) 一种联合细化变质剂的制造方法
CN107385259A (zh) 一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法
CN108531760A (zh) 一种镁铝尖晶石的新用途
JP2016094628A (ja) 金属間化合物粒子の製造方法、これを利用した鋳造アルミニウム用結晶粒微細化剤およびその製造方法、これらを利用したアルミニウムあるいはアルミニウム合金鋳造材の製造方法
CN113373367A (zh) 一种含多尺度混合颗粒的铝中间合金及其制备方法
CN115786785B (zh) 一种高强韧免热处理压铸铝镁合金、其制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant