[发明专利]一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于细化剂技术领域，特别涉及一种铝合金复合细化剂及制备方法。

背景技术

添加晶粒细化剂不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。近年来随着对铝合金细化剂的研究，开发出Al-Ti-C晶粒细化剂。Al-Ti-C晶粒细化剂中的TiC粒子尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与Al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。由于C在Al中的润湿性较差，制备十分困难，通过强烈搅拌或者高温反应制备Al-Ti-C晶粒细化剂，增加了制备成本，限制了Al-Ti-C晶粒细化剂的广泛应用。将单质石墨粉以氧化物的形式添加，可解决石墨在铝熔体中润湿问题，提高制备效率。

发明内容

本发明采用熔体反应法以成本，研制一种高效、长效、洁净的Al-Ti-B-C复合变质细化剂。

为解决上述问题，本专利主要技术方案为：利用熔体反应法，制备一种复合变质细化剂。

1、一种Al-Ti-B-C复合变质细化剂，包含如下的质量百分比组份，Ti：5wt％，C：0.1-0.3wt％，B：0.5-1wt％，余量为Al；B/C的质量比＝4/1，细化剂物相包括α-Al、TiAl3、TiC、TiB2相等。细化剂中TiC粒子尺寸在0.5μm以下，均匀分布且呈球状；TiB2在2μm以下，且呈疏松团状；TiAl3粒子10um以下，均匀分布，且成块状。其制备的细化剂不仅包含TiC，同时还包含TiB2，解决了Al-Ti-C制备困难的问题。

上述复合变质细化剂的制备方法，Ti粉末和B₄C粉末状加入，采用熔体反应法制备，具体包括以下步骤：

(1)原料准备，按要求称量钛粉、B₄C粉末、铝锭，Ti：5wt％，B/C的质量比＝4/1，铝锭纯度99.9％；

(2)将钛粉、B₄C粉末、混合均匀，300℃加热2小时去除水分；

(3)利用井式电阻炉将铝锭加热至780-800℃，待铝锭完全熔化，覆盖一层冰晶石覆盖剂；将熔体升温至800-900℃，将加热的粉末均匀撒在铝熔体表面，石墨棒均匀搅拌，反应10min；反应完成后，静置5min，压入C₂Cl₆精炼，扒渣，将铝熔体浇注到已预热250℃的钢模中，获得Al-Ti-B-C复合细化剂。

上述优选冰晶石和C₂Cl₆在100℃加热1h，去除水分；将模具和扒渣勺等工具涂刷一层涂料，防止Fe杂质元素污染细化剂。选用石墨坩埚进行熔炼，石墨棒搅拌，防止Si的污染。

钛粉325目，B₄C粉末纯度大于90％。铝熔体达到一定温度，撒入混合粉末，均匀搅拌，使其发生反应。

本发明解决了TiC制备难的问题，制备的细化剂同时还包含TiB₂，提高了制备的细化剂效率，是一种稳定、长效、高效的Al-Ti-B-C复合变质细化剂。

具体实施方式

实施例1

熔体反应法制备Al-5Ti-1B-0.25C细化剂过程如下：

1.原料准备，细化剂由铝锭、钛粉、B₄C、C₂Cl₆和冰晶石覆盖剂制备。其中铝锭纯度99.9％，粉末粒度，Ti粉325目，B₄C粉纯度大于90％。

2.制备1Kg的细化剂，按要求称量B₄C、钛粉、铝锭，铝烧损率为3％。要求Ti：5wt％，B/C的质量比＝4/1，余量为Al；

3.将钛粉、B₄C粉末混合均匀，300℃加热2小时去除水分

4.冰晶石和C₂Cl₆在100℃加热1h，去除水分。

5.将模具和扒渣勺等工具涂刷一层涂料，防止Fe杂质元素污染细化剂。选用石墨坩埚进行熔炼，石墨棒搅拌，防止Si的污染。