[发明专利]一种铝钛硼生产用离散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金生产技术领域，尤其涉及用于铝钛硼(铸锭或连铸连轧线材)生产用离散剂及其制备方法。

背景技术

铝合金由于质轻、性价比优良、造型美、综合性能好，在机械、汽车、航空与军事工业等高科技领域得到了广泛的应用。要获得具有优良综合性能的铝合金，细化晶粒是最重要的手段之一。由霍尔-佩奇公式可知材料的屈服强度随晶粒度减小而增大。另外，细小的等轴晶组织能提高材料的韧性，保证其良好的铸造成型性能、表面光洁度，以及优异的加工性能。因此，细小均匀的等轴晶组织是最佳的铸态组织。要获得这种组织，可以通过提高过冷度、振动、搅拌和添加细化剂的手段实现。前两种方法都在不同程度上受到较大的局限，到目前为止，向铝熔液中添加细化剂的方法仍然是最简单、最有效的方法。

目前铝钛硼中间合金线材仍然是铝行业中使用最广泛的细化剂。以Al5TiB1为主，比较认可的产品主要有英国的LSM公司、荷兰的KBM公司、美国的KBA公司等几家机构生产，其质量相对比较稳定，细化效果优良。而国内的铝钛硼合金与之对比，质量上有一定的差距，主要表现在合金金相组织中存在大的或针状的TiAl3相，TiB2相堆状聚集，同时分布很不均匀，这些严重影响了铝钛硼对铝合金液的细化能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝钛硼生产用离散剂，主要解决铝钛硼晶粒中存在的大的及针状的TiAl3相与TiB2相的堆积问题，并具有改善组织分布不均匀的特点。

本发明所述铝钛硼生产用离散剂以重量百分比计，包括下列组分：氟铝酸钠：30～50％、氯化钾：20～30％、氯化钠：15～25％、氟化镁：10～20％、氯化铈：2～5％。

本发明的制备方法包括如下步骤：

1)将氟铝酸钠、氯化钾、氯化钠按配比混合均匀，加入坩埚炉中升温熔化、搅拌；

2)依次加入氟化镁、氯化铈，继续搅拌；

3)将熔液浇注到模具中，经冷却、破碎并粉碎后即得成品。

步骤1)的升温后熔体温度控制在700～730℃，搅拌时间10～15分钟。

步骤2)中的搅拌时间3-5分钟。

步骤3)粉碎至80～200目

目前，生产铝钛硼的基本工艺流程如下：将铝锭熔化，待到温后加入氟硼酸钾与氟钛酸钾盐(或先加入氟硼酸钾、钛粉)，充分搅拌，至完全反应后，去除上层渣水，并进行精炼、打渣、静置等，最后进行合金浇铸或连铸连轧。依据此工艺流程生产的铝钛硼中间合金AlTi5B1的金相组织如图1和2所示。从金相中可看出，TiAl3相粗大，TiB2相严重堆积，同时组织分布不均匀。

本发明所述离散剂主要在精炼过程中添加，将铝锭熔化，铝液达到850-900℃后，先加入离散剂与氟硼酸钾混合物后再加入氟钛酸钾(或先加入离散剂与氟硼酸钾混合物后再加入钛粉)，充分搅拌，至完全反应后，去除上层渣水，并进行精炼、打渣、静置等，最后进行合金浇铸或连铸连轧。通过离散剂的离散作用，彻底改变内部组织。添加了本发明所述离散剂生产的铝钛硼中间合金AlTiB5的金相组织如图3和4所示。从金相中可看出，基本上无大的及针状的TiAl3相出现，TiB2相在晶界几乎不堆积，同时组织分布均匀。

铝钛硼中间合金AlTi5B1主要作为晶粒细化剂来使用，其细化参照YS/T447.1-2002(铝及铝合金晶粒细化剂第1部分：铝-钛-硼合金线材)附录A晶粒细化能力试验方法进行试验，其中图5为原始铝锭的腐蚀试样图，图6为未添加离散剂的铝钛硼细化铝锭效果图，图7为添加离散剂的铝钛硼细化铝锭效果图。其细化效果的评定参照GB/T 3246.2-2000变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法。从图5、图6和图7明显看出，铝钛硼中间合金有一定程度的细化能力，同时添加了本发明所述离散剂的铝钛硼细化能力要优于未添加离散剂的铝钛硼。

本发明可使得铝钛硼的质量得到质的改善，细化能力优良且稳定，为获得优良综合性能的铝合金提供了前提条件。采用本发明生产的铝钛硼线材在金相组织的均匀程度上要优于上述英国、荷兰、美国公司的产品，对铝材的细化效果与之相当。

附图说明

图1是未添加本发明所述离散剂的铝钛硼金相组织示意图。

图2是未添加本发明所述离散剂的铝钛硼金相组织示意图。

图3是添加本发明所述离散剂的铝钛硼金相组织示意图。

图4是添加本发明所述离散剂的铝钛硼金相组织示意图。

图5是原始铝锭腐蚀试样图。

图6是未添加本发明所述离散剂的铝钛硼细化铝锭效果图。