專利名稱：一種Al-Zr-B中間合金及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金熔鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種A1-&-B中間合金及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
晶粒細(xì)化是提高鋁或鋁合金性能的重要手段之一，也是改善鋁材質(zhì)量的重要途徑。隨著鋁材的廣泛使用，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)鋁材鑄錠、坯的鑄態(tài)組織提出了更高的要求；晶粒尺寸和形態(tài)是鑄態(tài)組織的最重要的特征，也是材料性能以及后續(xù)深加工中的組織的重要影響因素之一；鋁合金晶粒細(xì)化的手段很多，包括液態(tài)時(shí)加入各種中間合金細(xì)化劑、控制冷速以及最近幾年發(fā)展起來的施加外場(chǎng)的方法(如電磁場(chǎng)、超聲等)，在工業(yè)生產(chǎn)條件下，只有添加細(xì)化劑的細(xì)化處理是最簡(jiǎn)便而又最有效的方法，也是鋁熔體處理技術(shù)的重要組成部分，這是因?yàn)榭刂评渌倩蚴┘油鈭?chǎng)等均需要特殊的設(shè)備和工藝，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中較難實(shí)現(xiàn)；并且還受生產(chǎn)條件、合金本性等的限制，其作用是有限度的，不易控制。目前，在鋁合金生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的晶粒細(xì)化劑為Al-Ti-B細(xì)化劑；雖然 Al-Ti-B細(xì)化劑具有較優(yōu)異的細(xì)化晶粒能力，但其抗衰減性能仍不能令人滿意，因?yàn)門B2 相仍易聚集沉淀，且TW2易受Zr、Cr等原子毒化而失去細(xì)化晶粒作用等，隨后發(fā)展起來的 Al-Ti-C中間合金，雖然克服了 Zr、Cr等原子的毒化作用，但其細(xì)化能力還低于Al-Ti-B中間合金，且表現(xiàn)出明顯的衰減性，而且其制備成本高，極大限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種A1-&-B中間合金，可用作鋁或鋁合金的晶粒細(xì)化劑， 為鋁或鋁合金晶粒細(xì)化提供新的選擇。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種A1-&-B中間合金，由如下質(zhì)量百分比的組分組成Zr 1. 0-10. 0，B 0. 5-3. 0，余量為Al。所述的Al-Zr-B中間合金，Zr/B質(zhì)量比可在1 :1 10:1之間適當(dāng)調(diào)整。所述Al-Zr-B中間合金的制備方法，其包括如下步驟(1)按比例稱取KJrF6或& 齊U、KBF4、純鋁錠；(2)將KJrF6或&劑、KBF4置于烘箱中去除水分；(3)加熱熔化純鋁錠， 過熱至780-850°C，加入KJrF6與KBF4或&劑與KBF4混合物，用石墨棒攪拌至其反應(yīng)結(jié)束； (4)靜置保溫15-20min后，精煉、扒渣，澆注成錠，即得到所述Al-Zr-B中間合金。所述ττ劑中ττ的質(zhì)量百分含量為30%，其余為助熔鹽，可從市場(chǎng)購(gòu)得；也可用純鋯粉替代，但成本較高。本發(fā)明采用的反應(yīng)物粉劑，均為工業(yè)純級(jí)別，來源豐富，價(jià)格低廉，且制備工藝簡(jiǎn)單易操作，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。與傳統(tǒng)Al-Ti-B相比，本發(fā)明具有如下潛在優(yōu)勢(shì)(1)細(xì)化相與Al基體晶格常數(shù)更為接近； Al-Ti-B中間合金中Al3Ti與α -Al存在如下位向關(guān)系
(001) Al //(001)
Al //[100] A13Ti
Al3Ti與α-Al的點(diǎn)陣常數(shù)錯(cuò)配度為5. 2 %
Al-Zr-B中間合金中AlJr與α -Al存在如下位向關(guān)系
(001)ai//(001)A13Zr,
A1 //[100]A13Zr Al3Zr與α-Al的點(diǎn)陣常數(shù)錯(cuò)配度為0. 9%
錯(cuò)配度越小，越容易成為α "Al形核的核心，因此這是本發(fā)明的一大潛在優(yōu)勢(shì)；
(2)細(xì)化相團(tuán)聚傾向相對(duì)較小，在鋁基體中分布均勻；
(3)細(xì)化相主要以亞微米顆粒尺寸存在，最大尺寸不超過5μ m，有效延緩衰退；
(4)可用ττ劑替代傳統(tǒng)的KJrF6以減少氟化物對(duì)設(shè)備的腐蝕。


圖1是實(shí)施例1得到(a)未加細(xì)化劑(b)加本發(fā)明細(xì)化劑的金相圖； 圖2是實(shí)施例2得到(a)未加細(xì)化劑(b)加本發(fā)明細(xì)化劑的金相圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1
制備IOKg中間合金晶粒細(xì)化劑，其組分質(zhì)量百分比為=Zr 3. 0%, B 1.0%, Al 96%，制備過程如下
(1)配料=K2ZrF60. 933Kg, KBF4 1. 145Kg, Al 9. 6Kg ；
(2)將K2&F6、KBF4混合均勻后，置于烘箱l_2h，充分去除水分；
(3)加熱熔化純鋁錠，過熱至780-850°C，加入KJrF6與KBF4混合物，用石墨棒攪拌至其反應(yīng)結(jié)束；
(4)靜置保溫15-20min后，精煉、扒渣，澆注成錠，即得到所需Al-Zr-B中間合金晶粒細(xì)化劑。將上述得到的中間合金晶粒細(xì)化劑加入到6070合金中，加入量為0.洲(質(zhì)量百分比)，在720-750°C靜置15min后澆注入Φ50πιπι的石墨模具中，其金相如圖1所示。實(shí)施例2:
制備IOKg中間合金晶粒細(xì)化劑，其組分質(zhì)量百分比為=Zr 6. 0%, B 1.0%, Al 93%，制備過程如下
(1)配料:Zr劑 2Kg, KBF4 1. 145Kg，Al 9. 3Kg ；
(2)將Ir劑、KBF4混合均勻后，置于烘箱l_2h，充分去除水分；
(3)加熱熔化純鋁錠，過熱至780-850°C，加入Ir劑與KBF4混合物，用石墨棒攪拌至其反應(yīng)結(jié)束；
(4)靜置保溫15-20min后，精煉、扒渣，澆注成錠，即得到所需A1-&-B中間合金晶粒細(xì)化劑。將上述得到的中間合金晶粒細(xì)化劑加入到A356合金中，加入量為0.洲(質(zhì)量百分比)，在720-750°C靜置15min后澆注入Φ50πιπι的石墨模具中，其金相如圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種Al-Zr-B中間合金，其特征在于由如下質(zhì)量百分比的組分組成Zr 1. 0-10. 0， B 0. 5-3. 0，余量為 Al。
2.如權(quán)利要求1所述的一種A1-&-B中間合金，其特征在于Jr/B質(zhì)量比為1:1 10:1之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種A1-&-B中間合金的制備方法，包括如下步驟(1)按比例稱取KJrF6或^ 劑、KBF4、純鋁錠；(2)將KJrF6或ττ劑、KBF4置于烘箱中去除水分；(3)加熱熔化純鋁錠，過熱至780-850°C，加入KJrF6與KBF4或&劑與KBF4混合物，用石墨棒攪拌至其反應(yīng)結(jié)束；(4)靜置保溫15-20min后，精煉、扒渣，澆注成錠，即得到A1-&-B中間合金。
4.如權(quán)利要求3所述的一種Al-Zr-B中間合金的制備方法，其特征在于步驟(1)中選用ττ劑，所述ττ劑中ττ的質(zhì)量百分含量為30%，其余為助熔鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的一種Α1-&-Β中間合金用作鋁或鋁合金的晶粒細(xì)化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Al-Zr-B中間合金，用于鋁或鋁合金的晶粒細(xì)化劑，所述中間合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成Zr1.0-10.0，B0.5-3.0，余量為Al；該中間合金的制備方法包括按比例稱取K2ZrF6或Zr劑、KBF4、純鋁錠；將K2ZrF6或Zr劑、KBF4置于烘箱中1-2h，充分烘干待用；加熱熔化純鋁錠，過熱至780-850℃，加入K2ZrF6與KBF4或Zr劑與KBF4混合物，用石墨棒攪拌至其反應(yīng)結(jié)束；靜置保溫15-20min后，精煉、扒渣，澆注成錠。本發(fā)明生成的顆粒尺寸細(xì)小、分布均勻，顆粒與基體界面結(jié)合良好，且反應(yīng)物來源豐富，價(jià)格低廉，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C21/00GK102212724SQ20111013202
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者趙玉濤, 陳剛, 陳登斌 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)