[发明专利]一种Al-Ti-B细化剂及其制备方法

说明书

一种Al‑Ti‑B细化剂及其制备方法，属于细化剂技术领域。质量百分比组份，Ti：8.0‑12.0%，B：3.0‑5.0%，余量为Al；Ti/B摩尔比=1/2，物相组成包括α‑Al、TiB₂。按要求称量H₃BO₃、TiO₂、铝粉、铝锭，细化剂配料的摩尔比为Ti/B=1/4,Ti/TiO₂=2/3，铝锭纯度99.9%；先将TiO₂、H₃BO₃混合均匀，300℃加热两个小时；将加热后的粉末和铝粉混合置于模具中，压制成块体；将铝锭加热熔化，覆盖冰晶石；将熔体升温，压入块体，搅拌反应，压入C₂Cl₆精炼，扒渣，浇铸。本发明利用低成本原料，制备的TiB₂尺寸小于1μm。

技术领域

本发明属于细化剂技术领域，特别涉及一种低成本细化剂制备方法。

背景技术

目前铝工业广泛应用的细化剂为Al-Ti-B中间合金线材，由于生产条件和技术水平的落后造成产品与进口产品还有一定的差距，主要体现在B含量低，纯净度差，第二相尺寸、形貌和分布不合标准等。同时，大部分Al-Ti-B细化剂中含有TiAl₃物相，可能会对部分合金中的某些元素造成污染。目前工业上通过氟盐反应法大量制备Al-Ti-B中间合金，其典型生产工艺是：在750 -850℃向铝熔体中添加K₂TiF₆和KBF₄，通过机械搅拌使其充分反应，制备Al-Ti-B细化剂。利用氟盐反应法制备的Al-Ti-B中间合金组织中含有TiAl₃相，组织中的TiB₂粒子多呈聚集团状存在，聚集团内部粒子与粒子粘连在一起，细化效率低，同时产生严重的污染问题。为了制备出高效的Al-Ti-B细化剂，国内外尝试了各种手段比如，氧化物法，自蔓延高温合成法等，主要存在制备效率不高，制备成本高等缺点。本实验利用熔体自蔓延合成反应法成功制备出了低成本高效的Al-Ti-B细化剂。

发明内容

本发明采用熔体自蔓延合成反应法，利用来源广泛成本低廉的TiO₂、H₃BO₃为原材料，研制出一种稳定、长效、高效、洁净的Al-Ti-B细化剂。

为解决上述问题，本专利主要技术方案为：利用熔体自蔓延合成反应法制备工艺，制备一种低成本Al-Ti-B细化剂。

Al-Ti-B细化剂，包含如下的质量百分比，Ti：8.0-12.0%，B：3.0-5.0%，余量为Al；Ti/B摩尔比=1/2，物相组成包括α-Al、TiB₂。细化剂TiB₂粒子尺寸在1µm以下，分布均匀。其细化能力明显高于传统Al-Ti-B细化剂，且制备过程简单，成本低廉。

上述细化剂的制备方法，其特征在于，Ti和B以氧化物粉末状加入，采用熔体自蔓延合成反应法制备，具体包括以下步骤：

（1）原料准备，按要求称量H₃BO₃、TiO₂、铝粉、铝锭，要求Al-TiB₂细化剂配料的摩尔比为：Ti/B=1:4，Ti/TiO₂=2:3，其中铝锭纯度99.9%；

（2）将H₃BO₃、TiO₂混合均匀，在300℃加热两个小时，祛除水分；

（3）将加热后的TiO₂、H₃BO₃和铝粉混合均匀，将混合均匀的粉末置于模具中，压制成块体；