CN1144886C - 铝钛碳细化剂合金线材的凝固与成形方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝钛碳细化剂合金线材的凝固与成形方法，属于金属材料冶金与加工成形技术领域，本方法主要包含以下工艺步骤：氟盐助熔处理与石墨活化处理，向氟盐中加入定量的助熔剂对石墨进行机械与热活化；液固反应，在微搅拌条件下，将Ti、C源物质加入过热的铝溶体中，进行固液反应至碳全部耗尽；精炼与分散，对熔体除盐后进行精炼和除气处理，用叶轮继续搅拌使TiC和TiAl3粒子进一步分散，搅拌速度为400～700rpm；熔体激活处理，将熔体温度升至1000～1300℃，进行细化活性稳定化处理；熔体连续铸挤过程模拟，采集数据，模拟铸挤过程优化工艺参数；线材连续铸挤成形，按优化的工艺参数，熔体温度750～850℃，铸挤速度为6～10m/min，冷却水流量0.5-0.7/m3/n，将合金熔体在多功能连续铸挤机上连续铸挤成一定规格线材，本发明实现了Al-Ti-C细化剂合金线材的短流程批量生产，利于节能、节材、保护环境。

Description

铝钛碳细化剂合金线材的凝固与成形方法
所属技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种铝钛碳细化剂合金的熔炼冶金过程和线材的加工成形工艺。
背景技术
铝钛碳晶粒细化剂是铝材生产中保证和提高质量的重要材料。在铝钛碳细化剂合金的制备中，通常采用向铝液中加入氟盐和碳粉或钛、碳粉的冶金合成方法，由于碳与熔体铝的润湿性很差，使碳的收益率降低，界面反应迟缓，合金化工艺的稳定性变差，同时，常规铝热反应的动力学和热力学因素，难以达到具有良好细化活性的中间合金的制备条件，经常出现细化粒子的中毒现象，从而丧失有效的组织细化作用。现有的铝钛碳合金制成线材是采用传统的轧制方法，此方法存在着工艺流程长、生产成本高、细化剂线材合金组织中化合物分布不均匀、细化活性不稳定等问题。
发明内容
为了制备出具有良好细化活性的铝钛碳细化剂合金线材，本发明提供一种铝钛碳细化剂合金线材的凝固成形工艺。
本发明主要包括：氟盐助熔处理与石墨活化处理、液固反应、精炼与分散、熔体激活处理、熔体连续铸挤凝固过程模拟和线材连续铸挤成形六个工艺步骤。氟盐助熔处理与石墨活化处理，是向氟盐中加入定量的助熔剂，即加入20％的混合助熔剂，对石墨进行机械与热活化，热活化条件是在加热500～1000℃温度下保温1小时；液固反应是在微搅拌条件下，将Ti、C源物质加入过热的铝熔体中进行固液反应，至C全部耗尽；精炼与分散是对熔体除盐后进行精炼和除气处理，并加搅拌，搅拌速度为400～700rpm，使TiC和TiAl3粒子进一步分散；熔体激活处理是将熔体升至1000～1300℃，进行细化活性稳定化处理：熔体连续铸挤凝固过程模拟是通过数据采集，建模模拟铸挤变形的温度场和流场，对铸挤过程中的凝固、半固态和固体成形的工艺参数进行优化；线材连续铸挤成形是按优化的工艺参数将合金熔体连续铸挤成一定规格的线材，其工艺参数：熔体温度为750～850℃，铸挤速度为6～10m/min，冷却水流量0.5～0.7m3/h。
本发明所采用的设备为多功能连续铸挤机。
本发明实现了Al-Ti-C合金细化剂线材的短流程批量生产，利于节能、节材、保护环境。
具体实施方式
例1.φ9.5～φ10mm Al-6％Ti-0.2％C典型细化剂合金线材的制备方法：将氟盐100克加入助熔剂后与平均粒度20微米活化的石墨粉15克均匀混合，之后在一定温度下进行热活化处理，直接加入过热至1000℃达的铝熔体中进行固液反应5～10分钟，熔体经除盐净化处理后，采用机械搅拌法(400rpm)使细化剂合金组织均匀分布，把熔体转入中间包热激活处理，然后，保温处理，在工艺参数(铸挤工艺参数：铸挤速度为10m/min，冷却水含量0.6/m3/n)实时优化前提下，利用连续铸挤机对熔体凝固成形，制成φ9.5～φ10mm线材
例2.φ9.5mm其它成分细化剂合金线材的制备方法：基本按例1的方法进一步制备了铝钛碳细化剂合金，碳、钛含量不同，合金成分如下：Al-(3～8)Ti-(0.1～1)C.
例3.细化剂合金线材的晶粒细化作用：用Al-6Ti-0.2C细化剂合金对工业纯铝和含0.1％Zr，0.1％Cr的Al-Zn-Mg(ASTM7075)合金进行了晶粒细化处理，加入0.1％～0.2％细化剂合金时铸态组织均有明显的细化，对于工业纯铝，加入0.2％细化剂合金时，平均晶粒度为155μm；对于7075合金，加入0.2％细化剂合金时，可获得165μm平均晶粒度。

Claims (1)

1.一种铝钛碳细化剂合金线材的凝固与成形方法，其特征在于该方法包含以下工艺步骤：氟盐助熔处理与石墨活化处理，向氟盐中加入20％的混合助熔剂，对石墨在加热500-1000℃温度下保温一小时，进行机械与热活化；液固反应，在微搅拌条件下，将Ti、C源物质加入过热的铝溶体中，进行固液反应至碳全部耗尽；精炼与分散，对熔体除盐后进行精炼和除气处理，用叶轮继续搅拌使TiC和TiAl3粒子进一步分散，搅拌速度为400-700rpm；熔体激活处理，将熔体温度升至1000-1300℃，进行细化活性稳定化处理；熔体连续铸挤过程模拟，采集数据，模拟铸挤过程优化工艺参数；线材连续铸挤成形，按优化的工艺参数，熔体温度750-850℃，铸挤速度为6-10m/min，冷却水流量0.5-0.7/m3/h，将合金熔体在多功能连续铸挤机上连续铸挤成一定规格线材。
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