CN115305376B - 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法 - Google Patents

一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115305376B
CN115305376B CN202210966582.3A CN202210966582A CN115305376B CN 115305376 B CN115305376 B CN 115305376B CN 202210966582 A CN202210966582 A CN 202210966582A CN 115305376 B CN115305376 B CN 115305376B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
titanium boron
preparation
aluminum titanium
refining
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
CN202210966582.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115305376A (zh
Inventor
贾伟
罗韶辉
徐斌
宋诚
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.)
Anmeiqi Aluminum China Co ltd
Original Assignee
Anmeiqi Aluminum China Co ltd
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 Anmeiqi Aluminum China Co ltd filed Critical Anmeiqi Aluminum China Co ltd
Priority to CN202410477106.4A priority Critical patent/CN118147493A/zh
Priority to CN202210966582.3A priority patent/CN115305376B/zh
Publication of CN115305376A publication Critical patent/CN115305376A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115305376B publication Critical patent/CN115305376B/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
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/116—Refining the metal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

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

Abstract

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法。其中，所述铝钛硼丝包括如下组分：4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.10wt％V，0.03～0.10wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。本发明所提供的铝钛硼丝及其制备方法可有效避免TiB2团聚，同时在添加常规添加量一半时便可实现在TP1实验中的110μm晶粒度。

Description

一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法。
背景技术
铝钛硼线材是连续铸造过程中优良的晶粒细化剂，可改善铸件的晶粒结构。在Al-Ti-B体系中，主要包含TiB2和TiAl3颗粒，其中TiAl3颗粒在添加后会溶解，提高熔体中溶解钛的含量，而起关键作用的TiB2是以颗粒的形式存在，直径越细小，其对铝或铝合金的晶粒细化能力就越强。
目前工业化生产铝钛硼丝主要用氟盐法，将氟钛酸钾和氟硼酸钾的混合盐和液态铝发生化学反应制备而成，因TiB2本身特性导致其极易发生团聚；另外TiAl3平均尺寸多数≥30μm，溶解时间慢，这些问题导致常规的方法生产的铝钛硼丝需要添加2kg/t以上，TP1测试实验才能获得110μm的晶粒度。
现有技术通常采用稀土掺杂方法以改善铝钛硼中的TiAl3、TiB2粒子形貌和尺寸，以及解决TiB2粒子易聚集的问题，如专利授权号为CN112011704B的中国专利，通过添加稀土氧化物或稀土氟化物，改善细化剂中TiAl3、TiB2粒子的尺寸、形貌、分布，获得更高细化性能的晶粒细化剂。然而在实际生产过程中，通过稀土改善TiAl3、TiB2粒子形貌和尺寸的效果依然不明显。
发明内容
为了克服上述现有技术的至少一种缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种细化效果优异的铝钛硼丝及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种铝钛硼丝，包括如下组分：
4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.10wt％V，0.03～0.10wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
进一步提供前述铝钛硼丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、将氟钛酸钾和氟硼酸钾按比例混合，获得混合氟盐；
S2、将所述混合氟盐加入铝液中，并加入含钒和钾的中间合金，然后进行精炼，获得铝合金熔体；
S3、将所述铝合金熔体进行铸造并热轧，获得铝钛硼丝；
其中，所述铝钛硼丝包括如下组分：
4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.10wt％V，0.03～0.10wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
本发明的有益效果在于：本发明通过在铝钛硼丝中加入一定量的钒和钾，可有效改善TiB2颗粒的表面性能，从而抑制相邻TiB2颗粒之间的团聚。经检测，本发明所提供的铝钛硼丝中TiAl3平均颗粒≤25μm；TiB2分布弥散，无团聚，且平均粒径≤2μm；本发明的铝钛硼丝仅需添加常规一半的添加量(1kg/t)甚至更少，就能在TP1实验中获得110μm的晶粒度。
附图说明
图1所示为本发明在具体实施方式中实施例1的金相照片；
图2所示为本发明在具体实施方式中对比例1的金相照片。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
一种强细化效果铝钛硼丝，包括如下组分：
4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.10wt％V，0.03～0.10wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
其中，所述不可避免的杂质包括Fe≤0.20wt％，Si≤0.10wt％。
在一种实施方式中，所述强细化效果铝钛硼丝由如下组分构成：
4.82wt％Ti，0.95wt％B，0.04wt％V，0.07wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
在另一种实施方式中，所述强细化效果铝钛硼丝由如下组分构成：
5.00wt％Ti，1.02wt％B，0.06wt％V，0.04wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
在再一种实施方式中，所述强细化效果铝钛硼丝由如下组分构成：
5.16wt％Ti，1.07wt％B，0.05wt％V，0.09wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
一种强细化效果铝钛硼丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、将氟钛酸钾和氟硼酸钾按比例混合，获得混合氟盐；
S2、将所述混合氟盐加入铝液中，并加入含钒和钾的中间合金，然后进行精炼，获得铝合金熔体；
S3、将所述铝合金熔体进行铸造并热轧，获得铝钛硼丝；
其中，所述铝钛硼丝包括如下组分：
4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.10wt％V，0.03～0.10wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质。
优选地，所述氟钛酸钾和氟硼酸钾的粒度为-70μm～200μm≥90％。通过选择适当粒度的原料可以有效降低TiAl3和TiB2的颗粒尺寸。其中，氟硼酸钾和氟钛酸钾的粒度是需要严格控制的，其粒度过大或过小均会导致第二相增粗。具体而言，若原材料太细，则反应速度过快，温度迅速上升，恶化第二相；若原材料太粗，则反应时间延长，也会使得第二相增大。
优选地，所述铝液的制备方法为：将重熔铝锭融化后，当温度达到740℃以上时用惰性气体进行杂质和氢气的消除处理，获得所述铝液。其中，所述惰性气体优选为氩气。
优选地，所述混合氟盐以10～60kg/min的加料速率加入所述铝液中，并进行搅拌；所述搅拌的搅拌时间为25～40min以上，搅拌时的反应温度为750～900℃。其中，所述搅拌可以为中频炉的自搅拌或外加的机械搅拌。通过搅拌以促进反应的充分进行，并进一步控制搅拌时间和搅拌时的反应温度，以获得含有更加细小、弥散的TiB2颗粒的铝液。
优选地，所述精炼的精炼温度为750～880℃，精炼时间为30～120min。通过对精炼的温度和时间进行控制，从而避免TiB2颗粒和TiAl3颗粒的进一步长大。在精炼前优选进行除气除杂工序。
优选地，所述冷却的冷却速度为20～60℃/s。通过采用快速冷却方法对铝合金熔体进行冷却，以获得晶粒细小、第二相细小的铸坯。
具体的，强细化效果铝钛硼丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、混料：按比例将氟钛酸钾和氟硼酸钾装入氟盐混料系统中，设置混料时长为30～50min，获得混合氟盐；
S2、熔炼：将纯度为99.7％以上的重熔铝锭投入熔炼炉中熔化，当温度达到740℃以上时用惰性气体进行杂质和氢气的消除处理，之后将干净的液态铝转移到中频感应热炉中；
S3、合金化：将所述混合氟盐按10～60kg/min的加料速率均匀缓慢地加入到盛有液态铝的中频炉中，在此过程中中频炉进行自搅拌或外加机械搅拌，夹板时间为25～40min以上，反应温度为750～900℃，获得铝液；
S4、精炼：将所述铝液转移到保温炉中，加入含钒和钾的中间合金，并进行除气除渣，整个过程精炼温度为750～880℃，精炼时间为30～120min，获得铝合金熔体；
S5、铸造：将所述铝合金熔体通过水平水冷轮式铜模或其他铸造方式进行快速均匀冷却，控制冷却速率为20～60℃/s，获得铸坯；
S6、轧制：将所述铸坯进行热轧，轧制成9.5mm的圆杆，进轧温度控制在400～550℃，获得铝钛硼丝。
其中，所述轧制和铸造过程应当连续进行，因此可以利用铸造材料的热量以极大降低制造成本以及提高生产效率。
实施例1至3和对比例1至3
强细化效果铝钛硼丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、混料：按比例将氟钛酸钾和氟硼酸钾装入氟盐混料系统中，设置混料时长为30～50min，获得混合氟盐；
S2、熔炼：将纯度为99.7％以上的重熔铝锭投入熔炼炉中熔化，当温度达到740℃以上时用惰性气体进行杂质和氢气的消除处理，之后将干净的液态铝转移到中频感应热炉中；
S3、合金化：将所述混合氟盐按10～60kg/min的加料速率均匀缓慢地加入到盛有液态铝的中频炉中，在此过程中中频炉进行自搅拌或外加机械搅拌，夹板时间为25～40min以上，反应温度为750～900℃，获得铝液；
S4、精炼：将所述铝液转移到保温炉中，加入含钒和钾的中间合金，并进行除气除渣，整个过程精炼温度为750～880℃，精炼时间为30～120min，获得铝合金熔体；
S5、铸造：将所述铝合金熔体通过水平水冷轮式铜模或其他铸造方式进行快速均匀冷却，控制冷却速率为20～60℃/s，获得铸坯；
S6、轧制：将所述铸坯进行热轧，轧制成9.5mm的圆杆，进轧温度控制在400～550℃，获得铝钛硼丝。
根据如上制备方法并按如下表1所示的相关参数进行制备，分别获得实施例1至3(S1-S3)和对比例1至3(D1-D3)所制备的铝钛硼丝。
表1
检测例
将实施例1至3和对比例1至3所制备得到的铝钛硼丝进行性能检测，检测结果如表2所示。
表2
从表2中可以看出，本发明所提供的铝钛硼丝通过在其中加入V和K可有效降低TiAl3和TiB2的尺寸，同时有效避免TiB2聚集，从而实现仅需添加常规一半的添加量(1kg/t)甚至更少，便可在TP1实验中获得110μm的晶粒度。
进一步将实施例1和对比例1所制备的铝钛硼丝进行金相观察，结果分别为图1和图2所示。从图中可以看出，对比例1所制备的铝钛硼丝中存在TiB2团聚的现象，而实施例1所制备的铝钛硼丝中不存在团聚现象，即表面本发明所提供的铝钛硼丝的配方及其制备方法可有效抑制TiB2的团聚。
综上所述，本发明通过在铝钛硼丝中加入一定量的钒和钾，可有效改善TiB2颗粒的表面性能，从而抑制相邻TiB2颗粒之间的团聚。经检测，本发明所提供的铝钛硼丝中TiAl3平均颗粒≤25μm；TiB2分布弥散，无团聚，且平均粒径≤2μm；本发明的铝钛硼丝仅需添加常规一半的添加量(1kg/t)甚至更少，就能在TP1实验中获得110μm的晶粒度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种强细化效果铝钛硼丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将氟钛酸钾和氟硼酸钾按比例混合，获得混合氟盐；
S2、将所述混合氟盐加入铝液中，并加入含钒和钾的中间合金，然后进行精炼，获得铝合金熔体；
S3、将所述铝合金熔体进行铸造并热轧，获得铝钛硼丝；
铝钛硼丝中TiAl3平均颗粒≤25μm；TiB2分布弥散，无团聚，且平均粒径≤2μm；
其中，所述铝钛硼丝包括如下组分：
4.8～5.2wt％Ti，0.9～1.1wt％B，0.03～0.06wt％V，0.03～0.04wt％K，余量为Al以及不可避免的杂质；所述氟钛酸钾和氟硼酸钾的粒度为-70μm～200μm≥90％。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铝液的制备方法为：将重熔铝锭融化后，当温度达到740℃以上时用惰性气体进行杂质和氢气的消除处理，获得所述铝液。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合氟盐以10～60kg/min的加料速率加入所述铝液中，并进行搅拌；
其中，所述搅拌的搅拌时间为25～40min以上，搅拌时的反应温度为750～900℃。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述精炼的精炼温度为750～880℃，精炼时间为30～120min。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铸造的冷却速度为20～60℃/s。
CN202210966582.3A 2022-08-12 2022-08-12 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法 Active CN115305376B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410477106.4A CN118147493A (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种铝钛硼丝及其制备方法
CN202210966582.3A CN115305376B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210966582.3A CN115305376B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410477106.4A Division CN118147493A (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种铝钛硼丝及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115305376A CN115305376A (zh) 2022-11-08
CN115305376B true CN115305376B (zh) 2024-04-26

Family

ID=83863070

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210966582.3A Active CN115305376B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法
CN202410477106.4A Pending CN118147493A (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种铝钛硼丝及其制备方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410477106.4A Pending CN118147493A (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种铝钛硼丝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN115305376B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4612073A (en) * 1984-08-02 1986-09-16 Cabot Corporation Aluminum grain refiner containing duplex crystals
CN1904099A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 福州正邦冶金材料有限公司 制备铝钛硼丝中间合金的配方及其工艺
CN108130444A (zh) * 2017-11-21 2018-06-08 包头稀土研究院 稀土铝钛硼晶粒细化剂的制备方法
CN114231797A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 福建省漳平市九鼎氟化工有限公司 一种Al-5Ti-1B晶粒细化剂制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4612073A (en) * 1984-08-02 1986-09-16 Cabot Corporation Aluminum grain refiner containing duplex crystals
CN1904099A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 福州正邦冶金材料有限公司 制备铝钛硼丝中间合金的配方及其工艺
CN108130444A (zh) * 2017-11-21 2018-06-08 包头稀土研究院 稀土铝钛硼晶粒细化剂的制备方法
CN114231797A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 福建省漳平市九鼎氟化工有限公司 一种Al-5Ti-1B晶粒细化剂制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胥福顺等.铝-钛-硼丝晶粒细化效果研究.轻金属.2013,(第05期),第55-57页. *
铝-钛-硼丝晶粒细化效果研究;胥福顺等;轻金属(第05期);第55-57页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN118147493A (zh) 2024-06-07
CN115305376A (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111187950B (zh) 6系铝合金及其制备方法，移动终端
WO2022105453A1 (zh) 轮毂用高强高韧a356.2铝基复合材料的制备方法
WO2014079188A1 (zh) 一种锆基非晶合金
CN110819873B (zh) 一种添加纳米氧化钇的高Nb-TiAl合金及其制备方法
CN115044810B (zh) 一种铝合金及其制备方法、汽车用材料
CN113584365A (zh) 低成本高性能镁合金及其制备方法
CN113481394B (zh) 一种铜铁合金改性剂、制备方法及其使用方法
CN115044809B (zh) 铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金
CN114540685B (zh) 一种抗时效软化高强高模耐腐蚀的双相镁锂合金及制备方法
CN115109974A (zh) 一种具有超高强度和良好塑性的Al-Cu-Li-Zr-Ce-Sc合金板材及制备方法
CN114657439A (zh) 一种具有良好室温塑性的难熔高熵合金及其制备方法
WO2023241681A1 (zh) 一种铝合金添加剂及其制备方法和应用
CN115305376B (zh) 一种强细化效果铝钛硼丝及其制备方法
CN113528880A (zh) 一种稀土镁合金用晶粒细化剂、制备方法及使用该细化剂制备稀土镁合金的方法
CN111155003A (zh) 一种高强韧性高镁铝合金及其制备方法
CN116254442A (zh) 一种高屈服强度铸造Al-Si合金及其制备方法
CN115786784A (zh) 一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用
CN113862529B (zh) 一种铝合金及其制备方法
CN115505779A (zh) 原位生成铝基碳化钛复合材料的制备方法
CN108588524A (zh) 一种金属型重力铸造镁合金材料及其制备方法
CN111378876B (zh) 一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法
WO2023015608A1 (zh) 高强高导抗晶间腐蚀铝合金及其制备方法
CN116287817B (zh) 一种含铈元素的高强度合金锭及其加工工艺
CN115323207B (zh) 一种铝钛硼杆及其制备方法
CN111041292A (zh) 一种锻造铝合金及其制备工艺

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