[发明专利]一种铝钛碳合金晶粒细化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝钛碳合金晶粒细化剂及其制备方法，材料的制备方法如下：将KAlF₄、K₂TiF₄、NaCl、TiC加入至分散剂中，分散均匀得到混合物，烘干后得到混合粉末，将混合粉末压制成块状样品并进行预热，得到预热样品；对铝块进行加热使其融化得到熔融铝，将预热样品加入至熔融铝中，混合均匀得到混合料，捞出混合料表面浮渣后将其倒入模具中成型得到目标产品。本发明配制的混合粉末中含有KAlF₄、K₂TiF₄、NaCl，其受热会立刻融化成熔盐，并与Al₂O₃发生反应，使得熔盐与熔Al直接接触。由于TiC在熔Al中润湿性比在熔盐中的润湿性要好，因此TiC会渗入到Al熔体中，获得分散较好的铝钛碳合金。

技术领域

本发明属于金属材料的制造技术领域，具体涉及一种铝钛碳合金晶粒细化剂及其制备方法。

背景技术

在新能源汽车、航空航天等众多领域，零部件轻量化已成为未来重要的发展方向，铝合金是实现轻量化的关键材料。然而，由于铝合金力学性能较差，限制了其工业化应用。通过添加晶粒细化剂，提高其力学性能的方法已经成为研究的热点。晶粒细化是提高铝及其合金的力学性能、减少偏析、提高铸件的致密性的重要方法之一。细化晶粒的方法较多，其中添加细化剂具有操作方便、作用快、效果稳定、设备简单等优点，是一种最为经济、有效和实用的细化方法。目前，应用最多的晶粒细化剂是Al-Ti-B，具有较好的晶粒细化效果，一定程度上改善了铝合金的力学性能。然而Al-Ti-B细化剂中的硼化物在铝熔体中容易聚集、沉淀，这大大降低了其细化效果，而且在随后的加工过程中容易产生缺陷，尤其在铝箔生产过程中产生严重的质量问题，造成大量的废品；同时一些元素，比如Zr、Cr、V等，容易使其“中毒”而降低了其细化效果。因此，铝铸造工业迫切需求开发新型的铝及其合金细化剂来代替Al-Ti-B晶粒细化剂。

由于Al-Ti-C晶粒细化剂中的TiC不容易发生聚集沉淀，对导致Al-Ti-B“中毒”的Zr、Cr、V等元素具有“免疫”功能，因此Al-Ti-C晶粒细化剂是具有良好工业应用前景的晶粒细化剂之一。

但是，传统的Al-Ti-C晶粒细化剂的制备工艺面临的难点有：(1)采用普通工艺制备的Al-Ti-C合金无法控制TiC的颗粒尺度，颗粒尺度的均匀性也较差；(2)由于TiC与Al之间润湿性较差，很难将TiC直接分散到Al熔体中；(3)在熔融Al表面非常容易形成氧化膜Al₂O₃，导致TiC很难直接加入。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种铝钛碳合金晶粒细化剂及其制备方法，该制备方法具有制备设备简单、工艺流程短、制备效率高等优点，所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂具有良好的晶粒细化效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铝钛碳合金晶粒细化剂的制备方法，包括以下步骤

(1)将KAlF₄、K₂TiF₄、NaCl、TiC加入至分散剂中，然后依次经过机械搅拌和超声分散后得到混合物；优选的，所述分散剂为乙醇，所述KAlF₄、K₂TiF₄、NaCl、TiC的质量比为70：10：(10-18)：(2-10)。

(2)对混合物进行烘干后得到混合粉末，将混合粉末压制成块状样品并进行预热，得到预热样品；作为要选的，所述压制的压力为50-200Mpa，比如可以为50Mpa、100Mpa或200Mpa等。

(3)对铝块进行加热使其融化得到熔融铝，将步骤(2)中的预热样品加入至熔融铝中，机械搅拌使其混合均匀得到混合料，捞出混合料表面浮渣后将其倒入模具中成型得到目标产品。优选的，所述加热的温度为1000-1200℃，所述模具的材质为铁或铜。