CN104278176B - 一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高质量Al‑5Ti‑1B中间合金的制备方法，属于铝基中间合金的制备技术领域。该方法采用双级反应‑熔炼技术，即：用K2TiF6、KBF4、Na3AlF6、CaF2、MgF2混合物与Al熔体反应的方法获得初级Al‑5Ti‑1B熔体，进而在电阻炉内对熔体进行熔炼，达到精炼与调整中间合金中Al3Ti粒子尺寸与分布的目的，制备高质量Al‑5Ti‑1B中间合金。该方法制备的Al‑5Ti‑1B中间合金质量高、对铝合金的变质效果好，满足工业生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝基中间合金的制备技术领域，具体涉及一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法。
背景技术
Al-Ti-B合金是工业上广泛使用的铝合金晶粒细化剂，对提高铝合金的质量和性能极为重要。随着工业技术的不断发展，对Al-Ti-B合金质量与变质性能的要求日益提高。通常在生产Al-Ti-B合金时易于出现合金中TiAl3相尺寸过大或过小、合金含渣量较高、纯净度较低的问题。研制Al-Ti-1B中间合金的生产技术，以提高Al-Ti-B中间合金的质量，满足铝合金生产行业对高质量Al-Ti-B中间合金的需求，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法，满足工业生产需求。
本发明的技术方案是：
一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法，该方法采用氟盐混合物与铝熔体进行化学反应获取Al-5Ti-1B中间合金；其中：按照氟盐混合物中各组分占所述铝熔体的质量百分比计，所述氟盐混合物由22～30%的K2TiF6、10～14%的KBF4、3.5～4.1%的Na3AlF6、0.015～0.035%的CaF2和0.015～0.035%的MgF2组成；
该方法具体包括如下步骤：
（1）所述的高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法，首先用中频感应炉将纯铝熔化，获得铝熔体；然后将熔体升温至775～825℃；将所述氟盐混合物全部覆盖于铝熔体表面，并在775～825℃保温反应30min（以获得Al3Ti粒子细小的中间合金熔体），获得Al-5Ti-1B中间合金熔体及氟盐。
（2）将步骤（1）所得Al-5Ti-1B中间合金熔体及氟盐转入电阻炉内，在775～825℃静置保温20～40min，以调整Al-5Ti-1B中间合金熔体中Al3Ti粒子尺寸与分布，并去除夹渣物，提高合金熔体纯度。
（3）将Al-5Ti-1B中间合金熔体表面的氟盐倒出，对合金熔体进行搅拌后，将其浇入金属模，获得Al-5Ti-1B中间合金。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法制备的中间合金中，Al3Ti颗粒分布弥散，尺寸适中，形状为块状，对铝及合金的变质效果好。
2、本发明方法制备的中间合金其含渣量低、纯净度高，能够满足铝合金生产行业对高质量Al-Ti-B中间合金的需求。
附图说明
图1为实施例1中Al-5Ti-1B合金组织形貌；其中：图(a)：标尺50μm；图(b)：标尺2μm。
图2为实施例2中Al-5Ti-1B合金组织形貌；其中：图(a)：标尺100μm；图(b)：标尺2μm。
图3为细化实验用不锈钢模。
图4为经本发明制备的Al-5Ti-1B合金细化处理后工业纯铝的晶粒组织。
图5为经用某商用Al-5Ti-1B合金细化处理后工业纯铝的晶粒组织。
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
实施例1
将1.3公斤纯铝在感应坩埚内熔化并加热至810℃，将312克K2TiF6、145克KBF4、48.4克Na3AlF6、0.3克CaF2和0.3克MgF2粉（粒度160目-300目）混合均匀后覆盖于铝熔体表面，在810℃下保温27min，将上述合金熔体及氟盐转入电阻炉内在810℃静置保温26min，将合金熔体表面氟盐倒出，对合金熔体进行搅拌后，将其浇入金属模，形成中间合金锭。
图1为Al-5Ti-1B合金组织形貌。分析表明，本实施例所研制的Al-5Ti-1B合金中TiAl3颗粒尺寸在4.0～81.3之间，平均尺寸为20.4μm，TiB2颗粒尺寸在0.16～0.50μm之间，平均尺寸为0.33μm，合金中夹渣物含量很低。
实施例2
将1.3公斤纯铝在感应坩埚内熔化并加热至800℃，将338克K2TiF6、156克KBF4、49.4克Na3AlF6、0.3克CaF2和0.3克MgF2粉（粒度160目-300目）混合均匀后覆盖于铝熔体表面，在800℃下保温30min，将上述合金熔体及氟盐转入电阻炉内在800℃静置保温30min，将合金熔体表面氟盐倒出，对合金熔体进行搅拌后，将其浇入金属模，形成中间合金锭。
图2为Al-5Ti-1B合金组织形貌。分析表明，本实施例所研制的Al-5Ti-1B合金中TiAl3颗粒尺寸在4.08～81.8之间，平均尺寸为20.7μm，TiB2颗粒尺寸在0.18～0.51μm之间，平均尺寸为0.34μm，合金中夹渣物含量很低。
实施例3
采用实施例2制备的Al-5Ti-1B中间合金对纯铝进行细化处理，过程如下：
晶粒细化试验材料为工业纯铝。试验设备为井式电阻炉和刚玉坩埚。将纯铝置于坩埚内加热熔化，待铝熔体升至710℃～730℃后精炼、搅拌和扒渣，加入质量分数为0.4%的Al-5Ti-1B合金料，加入后搅拌30s左右，然后进行保温，在保温不同时间后，浇注于不锈钢模内，不锈钢模形状如图3所示。凝固后将试样从距钢模底部20mm处切，经磨制、抛光并用0.5%的HF腐蚀后观察试样宏观晶粒组织，并测量晶粒的平均直径。
图4为经实施例3细化处理后工业纯铝的晶粒组织，分析表明，细化后的晶粒尺寸几乎都在50μm以下。图5为经用某商用Al-5Ti-1B合金细化处理后工业纯铝的晶粒组织，分析表明，细化后晶粒尺寸大约在100-150μm之间。可见，本专利技术制备的Al-5Ti-1B合金具有很强的晶粒细化作用。
Claims (2)
1.一种高质量Al-5Ti-1B中间合金的双级反应-熔炼制备方法，其特征在于：该方法采用氟盐混合物与铝熔体进行化学反应获取Al-5Ti-1B中间合金；其中：按照氟盐混合物中各组分占所述铝熔体的质量百分比计，所述氟盐混合物由22～30%的K2TiF6、10～14%的KBF4、3.5～4.1%的Na3AlF6、0.015～0.035%的CaF2和0.015～0.035%的MgF2组成；
2.根据权利要求1所述的Al-5Ti-1B中间合金的制备方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
（1）所述的高质量Al-5Ti-1B中间合金的制备方法，首先用中频感应炉将纯铝熔化，获得铝熔体，然后升温至775～825℃，将所述氟盐混合物全部覆盖于铝熔体表面，并在775～825℃下保温反应30min，获得Al-5Ti-1B中间合金熔体及氟盐；
（2）将步骤（1）所得Al-5Ti-1B中间合金熔体及氟盐转入电阻炉内，在775～825℃静置保温20～40min；
（3）将Al-5Ti-1B中间合金熔体表面的氟盐倒出，对Al-5Ti-1B中间合金熔体进行搅拌后，并将其浇入金属模，获得Al-5Ti-1B中间合金。
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