[发明专利]一种铝－钛－碳中间合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属金属材料领域，特别涉及一种用于细化铝及铝合金晶粒的铝-钛-碳中间合金的制备方法。

背景技术

铝-钛-碳中间合金是先于铝-钛-硼中间合金提出的三元中间合金细化剂，对它的研究一直是国内外学者十分关注的重要课题。但是由于碳与铝之间的润湿性极差，合金化困难，长期以来铝-钛-碳的制备都是一个技术难题。上世纪四十年代，英国学者Cibula就尝试用各种方法向铝-钛溶液中加碳，希望获得含有大量TiC颗粒的铝-钛-碳中间合金，但都没有成功。直到1985年，Banerji和Reif通过强烈搅拌方法获得了铝-钛-碳中间合金制备的突破，但是在高温下长时间强烈搅拌铝熔体会使合金严重吸气、氧化烧损、生成大量夹杂物，并且能耗增高，大大增加了生产成本；此外由于碳反应不完全，在制备的中间合金中常含有游离的碳，如此严格的条件和要求限制了其在实际生产中的应用。专利号为98119378的中国专利报道了一种铝-钛-碳中间合金的生产方法：将铝-钛合金熔化至1000-1200℃，加入活化剂，再加入石墨粉，然后浇注成锭状铝-钛-碳中间合金。该工艺的特点是先制备出铝-钛合金，然后再将之重熔，并需要加入活化剂，其工艺也比较复杂，且成本高。文献(Journal of Alloys and Compounds，2005，396:143-150)报道了用K₂TiF₆和石墨粉生产铝-钛-碳中间合金的方法，该方法的缺点是生产过程中放出大量的KF和AlF₃等有毒气体，污染环境，并且中间合金中往往含有盐类夹杂物等，从而污染了铝合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单、且无污染的适合工业化生产的铝-钛-碳中间合金的制备方法。

本发明是通过以下方式实现的：

一种铝-钛-碳中间合金的制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)首先按以下质量百分比准备好制备铝-钛-碳中间合金所需的原料：

5.00％-40.00％的铝-碳二元中间合金、10.00％-60.00％的铝-钛二元中间合金，余为纯铝；其中所用铝-碳中间合金中碳的含量(wt％)为0.50-30.00，所用铝-钛中间合金中钛的含量(wt％)为2.00-40.00；

(2)预留5％-30％的铝-钛中间合金作为冷料，将其余的铝-钛中间合金连同纯铝一起置于感应炉中熔化并升温至900-1300℃；

(3)将准备好的铝-碳中间合金加入到熔体中，保温并机械搅拌2-30分钟，然后加入预留的铝-钛中间合金使熔体快冷至700-900℃，直接浇注成锭或制备成线材。

用该方法制备的铝-钛-碳中间合金的组成为：

成分                 含量(wt％)

铝(Al)               65.00-99.00

钛(Ti)               0.20-30.00

碳(C)                0.01-6.00

本发明以铝-碳二元中间合金为碳的来源制备铝-钛-碳中间合金，由于其中的碳及其化合物较单质碳更容易与溶解的钛反应，因而制备过程可以在较低的温度下进行，且碳的吸收率高，反应完全；制备过程中无需特殊设备，制备工艺简单、生产效率高、成本低；制备的铝-钛-碳中间合金细化效果具有高效性和长效性，适合大规模生产和应用。

具体实施方式

下面给出本发明的三个最佳实施例：

实施例1

(1)首先按以下质量百分比准备好原料：8.00％的铝-碳中间合金及50.00％的铝-钛中间合金，余为纯铝，其中所用铝-碳中间合金中碳的含量(wt％)为5.00，所用铝-钛中间合金中钛的含量(wt％)为10.00；

(2)预留15％的铝-钛中间合金作为冷料，在感应炉中将其余的铝-钛中间合金连同纯铝熔化并升温至1050℃；

(3)将准备好的铝-碳中间合金加入到熔体中，保温并机械搅拌15分钟后加入预留的铝-钛中间合金使熔体快冷至850℃，直接浇注成锭或制备成线材。

所制铝-钛-碳中间合金的组成为：

成分                      含量(wt％)

铝(Al)                    94.60

钛(Ti)                    5.00

碳(C)                     0.40

实施例2