[发明专利]一种Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂及其制备方法和应用，包括如下重量百分比的组分：1.5－6.5％Ti，0.5－1.5％B，6.5－12.0％Yb，余量为Al。该晶粒细化剂加入了Yb元素，增加了有效成分比例，解决了Ti和B实收率低的难题，提高了细化效率和效果，加入该晶粒细化剂的铝合金材料在抗拉强度和延伸率等性能上有了显著的提高。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金因质轻、比强度高、易加工等特性，在高新技术领域中应用逐年增加，因此铝合金的研究也随之深入。为了保证铝合金优良的综合性能，对其组织和性能提出了严格的要求，而获得均匀、细小的晶粒组织是提高合金性能的有效手段。晶粒细化是目前唯一一种既能保证强度增大，同时不会使塑性性能降低的强化方法。由于几乎所有金属的制备都要经历凝固过程，且凝固过程作为金属加工前端工序，对金属的组织和性能起非常重要的作用。经过研究发现，凝固细晶不仅能够提高力学性能，而且可以减少凝固缺陷。因此，在金属的凝固过程中实现晶粒细化具有重要的实际意义。

目前，在铝合金加工领域中，工艺最为简单方便、效果最为优异的晶粒细化方法是向熔体中添加Al－Ti－B晶粒细化剂，从而引入硼化物异质形核质点，促进异质形核并细化凝固组织。但这种细化剂含有高达90％Al，有效成分比例太少，Ti和B实收率低，细化性能差，细化效果不均匀。因此，需要研发更为高效的铝及其合金用晶粒细化剂。

发明内容

针对现有技术中的晶粒细化剂有效成分比例小、细化效果差的问题，本发明提供了一种Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂，加入了Yb元素，除硫除氧，有更好的细化效果，提高了铝合金的性能。

本发明提供的Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂，包括如下重量百分比的组分：1.5－6.5％Ti，0.5－1.5％B，6.5－12.0％Yb，余量为Al。

进一步的，所述Ti重量百分含量为3.5－5.0％。

进一步的，所述B重量百分含量为0.8-1.2％。

进一步的，所述Yb重量百分含量为8.0-10.0％。

上述Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照重量百分比分别称取氟钛酸钾、氟硼酸钾、纯镱及纯铝，并将氟钛酸钾与氟硼酸钾均匀混合；

(2)升温熔化所称取的纯铝与纯镱，使纯镱充分熔解入铝熔体；

(3)将步骤(1)中配制好的氟钛酸钾与氟硼酸钾混合粉末压入步骤(2)铝熔体中，并对熔体进行机械搅拌；

(4)使熔体自然冷却，得到Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂。

上述Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂在制备铝合金材料中的应用，所述铝合金材料，包括如下重量百分比的组分：锌2.4-4.6％、铜0.05-0.60％、锰0.05-0.25％、镍0.10-0.25％、锆0.10-0.80％、铁0.5-0.9％、铬0.03-0.06％、稀土元素1.50％-3.50％、精炼剂0.60-1.20％、晶粒细化剂2.5-3.5％，其余为铝。

进一步的，所述稀土元素包括如下百分比的组分：镧28％，镨24％，铒9％，钕12％，钬20％，钇7％。

进一步的，所述精炼剂包括如下百分比的组分：氟化钠48％，氟化钙25％，石墨27％。

本发明的有益效果为：

本发明的Al－Ti－B－Yb晶粒细化剂加入了Yb元素，增加了有效成分比例，解决了Ti和B实收率低的难题，提高了细化效率和效果。