[发明专利]一种(ScAl3

说明书

本发明提供了一种(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用。包括：步骤S1，将三氧化二钪粉末和纯铝进行铸锭，得到铝钪氧中间合金铸锭；步骤S2，对铝钪氧中间合金铸锭进行快速凝固处理，得到(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基复合孕育剂。上述制备方法只需两个步骤即可得到(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基复合孕育剂，制备工艺简单；铸锭和快速凝固处理均为冶金领域的常用技术，生产效率较高，便于工业化应用。得到的(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基孕育剂中增强相颗粒尺寸细小、分布弥散，克服了现有孕育剂中增强相颗粒尺寸粗大，易偏聚的缺点。

技术领域

本发明涉及铝合金冶炼技术领域，具体而言，涉及一种(ScAl₃+Al₂O₃+ Sc₂O₃)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用。

背景技术

通过添加孕育剂（晶粒细化剂）的方法来细化铝合金晶粒组织，已被证实为目前最简单实用，也是最为有效的晶粒细化方法之一，目前工业生产中普遍采用该方法来细化铸态铝合金晶粒。该方法具有简单实用、经济高效等优点，且孕育剂的添加量仅为铝合金的千分之几。目前，工业生产中最常用的为铝钛硼孕育剂（Al-Ti-B孕育剂）及铝钛碳孕育剂（Al-Ti-C孕育剂）。铝钛硼孕育剂中的TiAl₃相、TiB₂相均可作为异质形核核心粒子，使铝晶粒依附其形核、长大，从而达到变质细化铝合金的效果。Al-Ti-B孕育剂细化效率较高，但TiB₂相易聚集沉淀，割裂铝合金基体，影响最终铝合金制品的质量。而Al-Ti-C孕育剂中C与铝基体润湿性差、TiC稳定性差，细化效果不及Al-Ti-B孕育剂。Al-Ti-B孕育剂及Al-Ti-C孕育剂中都含有脆性TiAl₃相，TiAl₃相在铝基体中聚集，不但会使材料变脆，还会严重降低铝合金综合力学性能。工业中常用的传统铸造方法、粉末冶金方法制备的Al-Ti-B孕育剂及Al-Ti-C孕育剂中，普遍存在着杂质元素含量较高、晶粒组织粗大、成分分布不均，增强相易偏聚等缺点。

近年来随着复合材料制备技术的快速发展，将含有颗粒增强相的复合材料作为孕育细化剂入到熔融铝合金中，在变质细化铝合金晶粒的同时，增强相颗粒可对铝合金起到第二相强化作用，从而大副提高铝合金综合力学性能。

授权公告号CN102864343B的中国专利采用等离子冶金氮化的方法，制备出AlN-TiN/Al原位铝基复合孕育剂，该孕育剂对铝合金的变质细化作用，主要是由于其有效成分TiN（晶格常数是a=0.4242 nm）与α-Al的晶格常数（a=0.4049 nm）非常接近，可作为α-Al异质形核的有效的形核核心，α-Al的形核，从而细化铝合金的晶粒尺寸。上述等离子冶金氮化的方法采用等离子冶金氮化技术，将真空电弧熔炼制得的Al-10Ti-1B中间合金放入石墨坩埚内，在坩埚上盖一个中间有洞的石墨盖子，由等离子喷枪产生氮等离子射流以等离子火焰的形式喷出，然后通过石墨盖子上的孔洞与Al-10Ti-1B中间合金接触，上述氮化处理共进行3次；之后再通过快速凝固技术得到复合孕育剂。其中，控制等离子喷枪功率21KW、电弧电流300A，等离子气体流量为N₂ 50 L/min和Ar 50 L/min。该方法须经过电弧熔炼－等离子氮化－快速凝固三步完成，存在操作工艺步骤复杂、不能连续反应；氮化反应速度慢、生成物效率低，氮化程度不易且不利于大规模工业生产；能耗及生产成本较高等缺点。

发明内容