CN1485451A

CN1485451A - 铝、铝合金用复合晶粒细化剂及其制备工艺

Info

Publication number: CN1485451A
Application number: CNA021383618A
Authority: CN
Inventors: 蒋建清; 谈荣生; 江静华; 马爱斌
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2002-09-28
Filing date: 2002-09-28
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: CN1233858C

Abstract

本发明公开了一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，其含量(重量百分比)为：铝：69.50％－94.48％，钛：0.50％－12.00％，碳：0.02％－3.50％，稀土：5.00％－15.00％。稀土在铝及铝合金中，可以更好地细化晶粒、防止偏折、去气除杂、净化金属以及改善金相组织。本发明还公开了一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺：第一步：将钛粉和石墨粉混匀后制成钛－碳预制块，第二步：将铝熔化，补充加入钛并加入稀土，形成铝合金熔液，第三步：将钛－碳预制块加入熔融铝合金，加热使其熔化，搅匀后浇入锭模。钛粉和碳粉被制成预制块。

Description

铝、铝合金用复合晶粒细化剂及其制备工艺

一、技术领域

本发明涉及一种用于铝或铝合金的晶粒细化剂及其制备工艺，尤其是铝、铝合金用复合晶粒细化剂及其制备工艺。

二、背景技术

铝及铝合金的晶粒细化原理是增加凝固时结晶核心数和减小晶粒长大速度，工业生长中，最经济而有效的方法是添加细化剂。对于工业纯铝及铝合金，普遍使用的晶粒细化剂有铝钛、铝钛硼、稀土等系列中间合金，不同的细化剂其细化机理亦不相同，它们既有各自的优点，亦存在自身的不足；A1Ti5B1合金是目前应用最广、众所公认较好的细化剂之一，具有加入量少、兼有铝钛细化剂的作用、细化效果好等优点。但是，由于铝钛硼细化剂在使用过程中TiB₂粒子易聚集、下沉、导致细化效果衰退；同时TiB₂易与锆、铬、锰等元素形成硼化物，因而对含有上述元素的铝合金产生“毒化”作用而失去细化效果。为了解决上述问题，近年来开发出了新型的铝钛碳晶粒细化剂，它具有优于铝钛硼的细化效果，又克服了上述缺点，国外已实现商品化生产，国内亦正在加速开发开始进入生产应用，然而，由于碳粉与铝液是不润湿的，密度大小于铝，因此，工业上极难将其顺利加入铝熔体中，其烧损严重，收得率很低，提高了生产成本。

三、技术方案

技术问题：本发明提供一种能够提供铝、铝合金用复合晶粒细化剂及其制备工艺，该制备工艺能提高碳的收得率。

技术方案1：本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，其含量(重量百分比)为：铝：69.50％-94.48％，钛：0.50％-12.00％，碳：0.02％-3.50％，稀土：5.00％-15.00％。

技术方案2：本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺：

第一步：将钛粉和石墨粉混匀后制成钛-碳预制块，

第二步：将铝熔化，补充加入钛并加入稀土，形成铝合金熔液，

第三步：将钛-碳预制块加入熔融铝合金，加热使其熔化，搅匀后浇入锭模。

有益效果：①本发明的稀土加入量较大，因此，稀土在铝及铝合金中，可以更好地细化晶粒、防止偏折、去气除杂、净化金属以及改善金相组织等，从而进一步提高了机械性能、改善物理性能和加工工艺性能的目的。铝合金中添加微量的稀土，可以进一步细化铸态晶粒和枝晶组织，改善流动性，减少乃至消除针孔、气孔、疏松和偏析等缺陷；可使夹杂物数量明显降低，尺寸减小，形状亦趋近园球状，变形铝合金添加微量稀土不仅可以提高强度、硬度和延伸率，还可改善深冲、冷拉或挤压加工等工艺性能，稀土细化作用抗衰退时间长，且具重熔性，但加入量较大。加入本发明所述细化剂与未加入本发明所述细化剂的铝或铝合金拉伸性能为：

抗拉强度屈服强度延伸率晶粒大小

σ_b(MPa) σ_0.2(MPa) δ(％) (μM)

未加入细化剂 45-55 13-15 32-36 450-600

加入细化剂 65-72 18-22 58-65 -100

②本发明所述方法将钛粉和碳粉制成预制块，而钛的密度较大，导致至少部分预制块沉于铝或铝合金熔液之中，从而使更多的碳参与反应，提高了碳的收得率。

③本发明所述方法采用粘结剂与碳粉、钛粉混匀，使得钛粉和碳粉更易形成块体，对进一步提高碳的收得率有利。④本发明将钛碳比不小于重量比为3∶2的钛粉和石墨粉混匀后，压制成密度不小于2.7克/毫米³的预制块，可使钛和碳沉入铝或铝合金熔液中，被高温铝液引燃，在铝液中发生自蔓延反应，从而避免了碳氧化，使其反应完全，所以，这一技术措施的采用可以大幅度提高碳的收得率。本发明所述方法制备的细化剂中的碳化钛颗粒细小，粒径小于1.5μM。

四、实施方案

实施例1本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，其含量(重量百分比)为：铝：69.50％-94.48％，钛：0.50％-12.00％，碳：0.02％-3.50％，稀土：5.00％-15.00％。在本实施例中，铝：84.80％，钛：3.00％，碳：0.20％，稀土：12.00％。

实施例2本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，铝：87.20％，钛：7.20％，碳：0.60％，稀土：5.00％。

实施例3本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，铝：87.10％，钛：5.00％，碳：0.40％，稀土：7.5％。

实施例4本发明是一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺：

第一步：将钛粉和石墨粉混合后制成钛-碳预制块，

第二步：将铝熔化，补充加入钛并加入稀土，形成铝合金熔液，上述补充加入的钛可以由铝钛合金来替代，

第三步：将钛-碳预制块加入熔融铝合金，加热使其熔化，搅匀后浇入锭模，为便于预制块的形成，在钛粉和石墨粉中加入粘结剂并经混匀后压制成预制块。

实施例5本发明将钛碳比不小于重量比为3∶2的钛粉和石墨粉混合，并在钛粉和石墨粉中加入粘结剂并经混匀后压制成密度不小于2.7克/毫米³的预制块，将钛-碳预制块加入熔融铝合金，加热使其熔化，搅匀后浇入锭模，为便于预制块的形成，在钛粉和石墨粉中加入粘结剂并经混匀后压制成预制块，上述粘结剂可以采用有机粘结剂，如：粘结剂采用环氧树脂或丙酮，粘结剂也可以采用金属粉等无机粘结剂，例如：采用轻金属镁，上述铝、钛、碳及稀土的总加入量为铝：69.50％-94.48％，钛：0.50％-12.00％，碳：0.02％-3.50％，稀土：5.00％-15.00％。

Claims

1、一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂，由铝、钛、碳和稀土组成，其特征在于其含量(重量百分比)为：铝：69.50％-94.48％，钛：0.50％-12.00％，碳：0.02％-3.50％，稀土：5.00％-15.00％。

2、一种铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于：

第一步：将钛粉和石墨粉混匀后制成钛-碳预制块，

3、根据权利要求1所述的铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于在钛粉和石墨粉中加入粘结剂并经混匀后压制成预制块。

4、根据权利要求2或3所述的铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于将钛碳比不小于重量比为3∶2的钛粉和石墨粉混匀后，压制成密度不小于2.7克/毫米³的预制块。

5、根据权利要求4所述的铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于铝、钛、碳及稀土的总加入量为铝：69.50％-94.48％，钛：0.50％-12.00％，碳：0.02％-3.50％，稀土：5.00％-15.00％。

6、根据权利要求3所述的铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于粘结剂采用环氧树脂。

7、根据权利要求3所述的铝、铝合金用复合晶粒细化剂的制备工艺，其特征在于粘结剂采用轻金属粉。