[发明专利]一种用于因瓦合金的复合变质剂的制备方法

说明书

本发明为一种用于因瓦合金的复合变质剂的制备方法，该方法先将复合变质剂的各元素高纯金属块进行粉碎清洗后，再按照复合变质剂与因瓦合金密度相近的原则来配比复合变质剂中各元素成分的质量百分比，最后采用氩气保护电弧熔炼的方式辅以热处理手段制备得到用于因瓦合金的复合变质剂。该制备方法操作简单、工艺流程简洁，并且在制备的整个流程中不会产生对环境产生有害的烟尘及废料。该方法制备的复合变质剂在因瓦合金冶炼的过程中可以在基体中均匀分布，发挥更大程度的细化及强化作用。

技术领域

本发明是涉及一种应用于因瓦合金的复合变质剂的制备方法，具体涉及可使因瓦合金的力学性能及物理性能(如强度、冲击韧性、耐蚀性等)提高的复合变质剂制备方法，该制备方法也可应用于新型因瓦合金的开发、因瓦合金焊材的开发以及其他复合变质剂的开发。

背景技术

因瓦合金自1986年被发现以来，由于其反常的热膨胀性能一直成为世界各国研究学者所热衷的研究对象。正是由于因瓦合金特殊的因瓦效应及磁性能，其被广泛应用于电视荫罩、精密测量仪器、航空航天、LNG运输船等工业的制造。因瓦合金流动性差，焊接或传统铸造中极易造成组织粗大，影响性能。而且，因瓦合金碳含量非常少，因而其硬度不高，而其单一的奥氏体组织又限制了传统热处理强化手段的应用。另外，因瓦合金的耐蚀性非常差，极易生锈，这些弊端严重制约了因瓦合金的应用价值。

细晶强化是因瓦合金最佳的强化手段，通过向因瓦合金中添加复合变质剂，可以析出高熔点硬质相作为有效的异质形核核心或析出强化相钉扎晶界阻碍晶粒的长大，从而达到细晶强化的目的，而变质剂的选择、制备及添加方式会影响变质剂在合金中的分布状态，从而影响着细化及强化的效果。目前，对于因瓦合金复合变质剂的制备缺乏研究。现有研究中，因瓦合金变质剂的添加大多以单一合金元素单独添加的方式，在实际的铸造生产中，即使是多种合金元素的添加也基本以机械混合的形式添加。这种添加方式会影响变质剂在合金中分布的均匀性，不均匀的分布会限制变质剂细化作用，甚至会造成成分偏析从而对合金性能造成不良影响。

传统上的复合变质剂制备的方法大多就是浇注熔炼，这种方法存在元素氧化严重、成分不均匀、工序繁琐以及材料浪费严重等问题，也有学者通过粉末混合再熔炼浇注的方法改善了复合变质剂成分不均匀的问题，但其对原材料的形态要求高，要达到一定的粒度，而且制备工艺也相当的繁琐，再有就是采用造粉喷涂这种物理包覆的方法制备变质剂，但此方法对原材料粒度要求也比较高，而且制备上也是相当繁琐。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的为从成分设计以及其制备工艺的角度设计一种提高因瓦合金组织性能的复合变质剂的制备方法。该制备方法操作简单、工艺流程简洁，并且在制备的整个流程中不会产生对环境产生有害的烟尘及废料。该方法制备的复合变质剂在因瓦合金冶炼的过程中可以在基体中均匀分布，发挥更大程度的细化及强化作用。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案为：提供一种用于因瓦合金的复合变质剂的制备方法，该方法先将复合变质剂的各元素高纯金属块进行粉碎清洗后，再按照复合变质剂与因瓦合金密度相近的原则来配比复合变质剂中各元素成分的质量百分比，最后采用氩气保护电弧熔炼的方式辅以热处理手段制备得到用于因瓦合金的复合变质剂。

具体步骤为：

(1)机械粉碎与清洗

将选用于复合变质剂的各元素高纯金属块分别先进行机械打磨以去除表面氧化膜，然后机械粉碎至能剪取的薄片或小金属块，接着分别进行酸洗及酒精超声清洗各10分钟，最后在干燥箱中烘干；

(2)配比称量与机械混合

按照复合变质剂与因瓦合金密度相近的原则，以质量百分比为：Ti:Nb为8:92、Ti:Ni为15:85或Ti:Co为15:85的比重分别称量Ti和Nb高纯金属、Ti和Ni高纯金属或Ti和Co高纯金属，然后将上述两种高纯金属进行机械混合；