CN112609094A - 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法 - Google Patents

一种晶粒高效细化的铝合金制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112609094A
CN112609094A CN202011384015.4A CN202011384015A CN112609094A CN 112609094 A CN112609094 A CN 112609094A CN 202011384015 A CN202011384015 A CN 202011384015A CN 112609094 A CN112609094 A CN 112609094A
Authority
CN
China
Prior art keywords
melt
aluminum alloy
aluminum
preparation
alloy
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.)
Pending
Application number
CN202011384015.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张丽丽
赵九洲
何杰
江鸿翔
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.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
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 Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN202011384015.4A priority Critical patent/CN112609094A/zh
Publication of CN112609094A publication Critical patent/CN112609094A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—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
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • 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
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • 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
    • C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种晶粒高效细化的铝合金制备方法，属于铝合金制备技术领域。该方法包含如下步骤：(1)将工业纯铝加热、熔化，于650～750℃保温，形成熔体A；(2)用与步骤(1)相同的工业纯铝稀释晶粒细化剂Al‑Ti‑B中间合金，并加热、熔化，于800～1200℃保温、搅拌至Al‑5Ti‑1B中间合金中的TiB2、TiAl3粒子完全溶解，形成熔体B；(3)将熔体B快冷至熔体A的保温温度后，恒温静置0～30min，期间不断搅拌；(4)将熔体B快速倒入熔体A中、充分搅拌形成熔体C后，浇入模具内冷却，即可获得晶粒高效细化的铝合金铸锭。本发明通过将Al‑Ti‑B中间合金于高温重熔、保温一定时间，形成均一熔体后，直接降温、细化铝合金。本发明制备方法提高铝合金晶粒细化程度，具有很好的工业应用前景。

Description

一种晶粒高效细化的铝合金制备方法
技术领域
本发明涉及一种晶粒高效细化的铝合金制备方法，属于铝合金制备技术领域。
背景技术
工业生产中，常用Al-Ti-B中间合金细化铝合金铸态晶粒组织。有关Al-Ti-B对α-Al晶粒细化机制及对铝合金凝固组织影响的研究已很深入，并取得了显著进展。研究表明，铝合金熔体中同时存在溶质Ti和尺寸适当且分布集中的TiB2粒子时，晶粒细化效果较好。然而，Al-5Ti-1B中间合金中的TiB2粒子尺寸分布较宽，通常存在一些尺寸在数微米以上的TiB2粒子和尺寸更大的TiB2粒子团簇，用这样的细化剂按传统的细化工艺对铝合金熔体进行细化处理，可能给一些铝合金铸锭的后续加工带来严重危害，如：导致铝箔产生针孔或航空用铝合金薄板结构件产生表面划痕、条纹缺陷等。另外，晶粒细化效果已不能满足高性能铝合金的生产需求。因此，研发新型高效细化处理方法，提高晶粒细化效果，具有重要的科学与实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶粒高效细化的铝合金制备方法，以满足工业生产中铝合金行业对高品质铝合金产品的需求。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种晶粒高效细化的铝合金制备方法，包含如下步骤：
(1)将工业纯铝加热、熔化，于650～750℃保温，形成熔体A；
(2)用与步骤(1)相同的工业纯铝稀释晶粒细化剂Al-Ti-B中间合金，并加热、熔化，于800～1200℃保温、搅拌至Al-5Ti-1B中间合金中的TiB2、TiAl3粒子完全溶解，形成熔体B；
(3)将熔体B快冷至熔体A的保温温度后，恒温静置0～30min，期间不断搅拌；
(4)将熔体B快速倒入熔体A中、充分搅拌形成熔体C后，浇入模具内冷却，即可获得晶粒高效细化的铝合金铸锭。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，工业纯铝的粒度为1～15cm，Al-Ti-B中间合金的粒度为0.2～10cm。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，步骤(2)所得熔体B中，形成含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.2～9.0％的熔体B。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，步骤(3)中，优选的，快冷速度为10～1000℃/s，恒温静置10～30min。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，步骤(4)所得铝合金铸锭中，Ti、B所占质量百分比分别为：0.003～0.05％和0.0006～0.01％。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，步骤(4)所得铝合金铸锭中，含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.2～0.6％。
所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，步骤(4)所得铝合金铸锭中，晶粒尺寸为50～150微米。
本发明制备方法的优点及有益效果为：
采用本发明制备方法获得的铝合金铸锭晶粒组织等轴化程度高、平均晶粒尺寸小、尺寸分布范围较为集中。
附图说明
图1为按实施例1所述制备方法获得的含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.4％的工业纯铝的晶粒组织。
图2为按实施例1所述制备方法获得的含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.4％的工业纯铝的平均晶粒尺寸。
图3传统细化方法即向680℃的工业纯铝熔体中添加占工业纯铝质量百分比为0.4％的Al-5Ti-1B中间合金，搅拌并保温5min后浇获得的工业纯铝晶粒组织。
图4传统细化方法即向680℃的工业纯铝熔体中添加占工业纯铝质量百分比为0.4％的Al-5Ti-1B中间合金，搅拌并保温5min后浇获得的工业纯铝的平均晶粒尺寸。
具体实施方式
本发明中，采用氟盐反应法制备Al-5Ti-1B中间合金，参见中国专利公开号：CN107034374A，该方法具体如下：采用氟盐混合物与铝熔体进行化学反应获取Al-5Ti-1B中间合金；其中：按照氟盐混合物中各组分占所述铝熔体的质量百分比计，所述氟盐混合物组成为：K2TiF6为22～30％，KBF4为10～14％，CaF2为0.01～0.114％，MgF2为0.01～0.114％，氟盐反应法产生的氟盐残渣为2～8％。采用中频感应炉将纯铝熔化，获得铝熔体，升温至750～850℃，将氟盐混合物全部覆盖于铝熔体表面，并在750～850℃条件下保温反应30～60min，获得Al-5Ti-1B中间合金熔体及其表面的氟盐残渣，将Al-5Ti-1B中间合金熔体表面的氟盐残渣倒出，获得Al-5Ti-1B中间合金。
以下结合附图及实施例详述本发明。
实施例1
本实施例中，晶粒高效细化的铝合金制备方法如下：
(1)将平均粒度为3cm的工业纯铝加热、熔化，于680℃保温，形成熔体A；
(2)用与步骤(1)相同的工业纯铝稀释平均粒度为0.5cm的晶粒细化剂Al-5Ti-1B中间合金，并加热、熔化，于950℃保温、搅拌至Al-5Ti-1B中间合金中的TiB2、TiAl3粒子完全溶解，形成含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.8％的熔体B；
(3)将熔体B以速度为50℃/s快冷至680℃后，恒温静置15min，期间不断搅拌；
(4)将熔体B快速倒入熔体A中、充分搅拌形成熔体C后，充分搅拌后浇入不锈钢模具内冷却，即获得含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.4％的铝合金铸锭。所得铝合金铸锭中，Ti、B所占质量百分比分别为：0.02％和0.004％。
将获得的铝合金铸锭在距底面20mm处沿径向剖开，经研磨、抛光后，用含高氯酸体积分数为5％的乙醇溶液进行电解抛光及腐蚀。
如图1所示，利用光学显微镜观察铸锭微观组织，从图中可以看出，采用本发明制备方法所得的工业纯铝铸锭的晶粒组织细小、等轴化程度高；尺寸分布范围较为集中。
如图2所示，用定量金相分析软件测量工业纯铝的晶粒尺寸，从图中可以看出，采用本发明制备方法所得的工业纯铝铸锭的平均晶粒尺寸较小。与传统细化方法(图3和图4)相比，晶粒细化效果大幅提高。
实施例结果表明，本发明通过将Al-Ti-B中间合金于高温重熔、保温一定时间，形成均一熔体后，直接降温、细化铝合金。本发明制备方法提高铝合金晶粒细化程度，具有很好的工业应用前景。

Claims (7)

1.一种晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将工业纯铝加热、熔化，于650～750℃保温，形成熔体A；
(2)用与步骤(1)相同的工业纯铝稀释晶粒细化剂Al-Ti-B中间合金，并加热、熔化，于800～1200℃保温、搅拌至Al-5Ti-1B中间合金中的TiB2、TiAl3粒子完全溶解，形成熔体B；
(3)将熔体B快冷至熔体A的保温温度后，恒温静置0～30min，期间不断搅拌；
(4)将熔体B快速倒入熔体A中、充分搅拌形成熔体C后，浇入模具内冷却，即可获得晶粒高效细化的铝合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，工业纯铝的粒度为1～15cm，Al-Ti-B中间合金的粒度为0.2～10cm。
3.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，步骤(2)所得熔体B中，形成含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.2～9.0％的熔体B。
4.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，步骤(3)中，优选的，快冷速度为10～1000℃/s，恒温静置10～30min。
5.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，步骤(4)所得铝合金铸锭中，Ti、B所占质量百分比分别为：0.003～0.05％和0.0006～0.01％。
6.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，步骤(4)所得铝合金铸锭中，含Al-5Ti-1B占工业纯铝质量百分比为0.2～0.6％。
7.根据权利要求1所述的晶粒高效细化的铝合金制备方法，其特征在于，步骤(4)所得铝合金铸锭中，晶粒尺寸为50～150微米。
CN202011384015.4A 2020-11-30 2020-11-30 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法 Pending CN112609094A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011384015.4A CN112609094A (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011384015.4A CN112609094A (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112609094A true CN112609094A (zh) 2021-04-06

Family

ID=75228440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011384015.4A Pending CN112609094A (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112609094A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114959348A (zh) * 2022-06-09 2022-08-30 上海大学 一种高分散度Al-xMB2细化剂的制备方法和应用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62133037A (ja) * 1985-12-04 1987-06-16 Ngk Insulators Ltd 結晶微細化用合金およびその製造法
US5104456A (en) * 1990-02-15 1992-04-14 Colorado School Of Mines Process for optimizing titanium and zirconium additions to aluminum welding consumables
CN101328549A (zh) * 2007-06-22 2008-12-24 宝山钢铁股份有限公司 Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺
CN103361502A (zh) * 2012-04-01 2013-10-23 包头铝业有限公司 一种用化学反应法制备铝硼中间合金方法
CN104278176A (zh) * 2013-07-01 2015-01-14 中国科学院金属研究所 一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62133037A (ja) * 1985-12-04 1987-06-16 Ngk Insulators Ltd 結晶微細化用合金およびその製造法
US5104456A (en) * 1990-02-15 1992-04-14 Colorado School Of Mines Process for optimizing titanium and zirconium additions to aluminum welding consumables
CN101328549A (zh) * 2007-06-22 2008-12-24 宝山钢铁股份有限公司 Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺
CN103361502A (zh) * 2012-04-01 2013-10-23 包头铝业有限公司 一种用化学反应法制备铝硼中间合金方法
CN104278176A (zh) * 2013-07-01 2015-01-14 中国科学院金属研究所 一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114959348A (zh) * 2022-06-09 2022-08-30 上海大学 一种高分散度Al-xMB2细化剂的制备方法和应用方法
CN114959348B (zh) * 2022-06-09 2023-12-05 上海大学 一种高分散度Al-xMB2细化剂的制备方法和应用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5405115B2 (ja) 結晶粒微細化母合金の製造方法
US11401586B2 (en) High-strength A356 alloy and preparation method thereof
CN109957688B (zh) 一种Al-Zn-Mg大规格扁铸锭的制备方法
CN108517428A (zh) 一种用于铝或铝合金的晶粒细化剂
CN111763837B (zh) 一种细化过共晶铝硅合金初生硅相的方法
CN112680615B (zh) 高强韧压铸铝合金材料的制备方法、热处理方法和压铸方法
CN114277272A (zh) 铝合金改性用复合稀土合金及其制备方法
CN112430767B (zh) 一种大规格空心铸锭及铸锭方法
CN112609094A (zh) 一种晶粒高效细化的铝合金制备方法
Guanglei et al. Annular electromagnetic stirring—a new method for the production of semi-solid A357 aluminum alloy slurry
Mukkollu et al. Comparative study of slope casting technique in integration with ultrasonic mould vibration and conventional casting of aluminum alloy
CN113122743B (zh) 一种Al-V-B中间合金及其制备方法和应用
Huang et al. Effects of electromagnetic frequency on the microstructure and mechanical properties of Al70Zn10Mg10Cu5Si5 medium entropy alloy
CN112522557B (zh) 一种高强韧压铸铝合金材料
CN115044806B (zh) 一种铝合金添加剂及其制备方法和应用
CN112301243B (zh) 一种高效的铝和铝合金晶粒细化方法
CN115786784A (zh) 一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用
CN114277279A (zh) 一种二硼化钛增强铝合金及其制备方法和应用
Gan et al. Effect of TiB2 on microstructure of 7075 Al alloy semi-solid slurry at different solid fraction
Dai et al. A Comparison of the Effects of Al-Ti-B Type Grain Refiners from Different Makers on Pure Aluminum
CN112662925A (zh) 一种稀土铝合金材料及其制备方法
CN110735057A (zh) 一种细化晶粒的3d打印用金属粉末的制备方法
Cherepanov et al. The effect of fast crystallization ligature modification on the microstructure of aluminum alloys
CN1132951C (zh) 触变注射成形用镁合金粒的熔炼及加工方法
RU2814120C1 (ru) Способ получения однородной и бездефектной микроструктуры в алюминиевых сплавах посредством лазерного плавления (варианты)

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210406

RJ01 Rejection of invention patent application after publication