專利名稱：一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁合金材料及其制備方法，具體涉及一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料及其制備方法。
背景技術：
變質作用能夠極大地提高鋁合金的綜合機械性能和化學穩(wěn)定性指標，有時甚至是顛覆性的，能夠產(chǎn)生變質作用的物質稱為變質劑。鑄鋁合金中加入微量的T1、Zr、B后，在合金中科形成細小的不溶的金屬間的化合物，其質點與Al有近相同的點陣類型和相近的點陣常數(shù)，或具有共格對應晶面，均可作為AI固溶體的結晶核心而起到細化晶粒的作用。目前，使用Ti和B變質的方法有以下幾種一、鈦硼熔劑細化法由于鈦硼熔劑中同時含有Ti和B兩種細化晶粒作用很強的元素，它們在鋁合金液中形成TiAl3和TiB2,未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2 (其相對密度4. 4，熔點為2900°C )都殘留在鋁合金液中，成為鋁合金的初晶a枝晶組織的有效異質結晶種。這種熔劑細化晶粒的優(yōu)點是①因為有T1、B兩個細化晶粒的元素和Ti含量為Al-Ti中間和金的8倍，故細化晶粒的效果非常好，比Al-Ti中間合金的效果大很多處理成本比用Al-Ti中間合金低很多；③熔劑成塊狀，省去了熔化配制中間合金的許多費用，燒損也少；④儲存省面積，很簡便，且塊重標準化，用前無需稱重；⑤熔劑塊自沉降、自擴散、利用率高、簡化了操作，改善了勞動條件和減輕了勞動強度；⑥適用范圍廣，既適用鑄造鋁合金，又適用變形鋁合金；既適用純鋁，又適用鋁合金。其缺點是!182和11413—樣，密度也比鋁合金大，如保溫時間過長，也會自沉降，凝聚成夾雜物。二、鋁鈦硼絲細化法采用鋁鈦硼絲細化法，必須使用鈦硼絲細化劑，其制造工藝復雜，生產(chǎn)成本貴，例如中國發(fā)明專利CN201010541740 “一種高潔凈度鋁鈦硼合金細化的制造方法”，包括以下步驟(I)將鋁錠熔化加入氟鈦酸鉀和氟硼酸鉀合金化；(2)傾倒出浮于鋁液表面的反應副產(chǎn)物，并用氧化鋁粉中和；(3)提升鋁液溫度，撒上氧化鋁粉層；(4)用管通氬氣或氮氣，使鋁液中包裹的殘渣液浮出，并被中和；(5)利用小氣泡旋轉除氣精煉技術處理后測量其含氫量；(6)在800°C以上的熱狀態(tài)下，撒上特殊高溫防氧化覆蓋劑層；(7)將提升鋁液溫度，將鋁液導入裝有氧化鋁陶瓷過濾器的過濾箱體，對合金鋁液進行在線過濾處理；(8)最后降低鋁液溫度，撇除浮渣，澆鑄成型生產(chǎn)成鋁鈦硼絲。目前，對鋁合金的需求量越來越大，質量要求越來越高，研發(fā)一種工藝簡單，變質效率聞的欽砸變質劑及其聞性能招合金材料具有重大意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是鈦硼變質劑及其變質的鋁合金工藝存在的問題，本發(fā)明通過一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料及其制備方法，具有工藝簡單，變質的鋁合金的晶粒更細，具有良好的性能。本發(fā)明采用的技術方案本發(fā)明的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，按重量百分比計，該合金成分為 Cu :3. 0 7. 0%，Mn :彡 0. 8%, Mg ■.(1. 2%, Ni ■.( 2. 3%, Zn ^ 0. 2%, Ti 0. 2%, Zr 0. 25%，鈦硼復合變質劑為總量的Ippm 0. 1%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個< 0. 05%，合計<0. 15%。本發(fā)明所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，上述合金的組成，S1、Fe元素含量滿足Si ■.( 0. 6%, Fe ■.( 0. 6%。本發(fā)明所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料,鈦硼復合變質為H3 [TiCl6]和BN的混合物，其中BN質量分數(shù)為I % 50 %。本發(fā)明所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，鈦硼復合變質劑的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為10 100目。本發(fā)明所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料的制備方法，包括如下步驟步驟一在上述元素比例范圍內，選定一組元素和鈦硼復合變質劑比例，再根據(jù)需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產(chǎn)配料表，并按配料表選足備料；步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 800°C下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內完成； 步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻；步驟四然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作；步驟五精煉除渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業(yè)，同時使鈦硼復合變質劑以流態(tài)化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中；同時進行攪拌，使變質劑與合金熔體充分反應；變質劑加入完畢，繼續(xù)通入保護性氣體至變質劑反應完畢；步驟六靜置、調溫至700 800°C，合金液傾倒出爐，進入下一工序。本發(fā)明所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料的制備方法，在步驟五中，保護性氣體是指氮氣、氬氣或氮氣與氬氣的混合氣體。本發(fā)明達到的有益效果①細化效果好，細化劑實際利用率高，使用量大大節(jié)省。因為在鈦硼復合變質劑隨保護性氣體進入鋁熔體中，分解出的原子態(tài)的Ti和B的微粒，可以均勻彌散在鋁熔體中，與鋁迅速形成TiAl3和TiB2，作為Al固溶體的結晶核心而起到細化晶粒的作用。②由于細化劑均勻地進入所有待細化的鋁合金液，故細化后的組織均勻，無粗細晶粒交錯的混晶區(qū)，從而大大提聞了合金的強度和延伸率，減少了裂紋等廢品；分解出的兀素Cl和N還可以消除鋁熔體中的氫，降低氣孔和真空的產(chǎn)生。③由于分解出的Ti和B均勻分散在融熔體中，避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夾雜和熔爐的結瘤，減少了清爐和洗爐的工作量。
具體實施例方式
步驟一按下表選定每元素和物質配方，并按配制的合金總量1000kg，推算出所需的每種物質的重量。
權利要求
1.一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計，該合金成分為 Cu: 3. O 7. 0%, Mn:彡 0. 8%, Mg: ^1. 2%, N1:彡 2. 3%, Zn:彡 0. 2%, T1:彡 0. 2%,Zr:彡0. 25%，鈦硼復合變質劑為總量的Ippm 0. 1%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個< 0. 05%，合計< 0. 15%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，其特征在于上述合金的組成，S1、Fe元素含量滿足Si ■.( 0. 6%，F(xiàn)e :彡0. 6%。
3.根合據(jù)權利要求1所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，其特征在于鈦硼復合變質為HJTiCl6]和BN的混合物，其中BN質量分數(shù)為1% 50%。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料，其特征在于鈦硼復合變質劑的分子晶體聚集態(tài)顆粒度為10 100目。
5.—種如權利要求1 4所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一在上述元素比例范圍內，選定一組元素和鈦硼復合變質劑比例，再根據(jù)需要配制的合金總量，推算出所需的每種單質金屬的質量，編制合金生產(chǎn)配料表，并按配料表選足備料； 步驟二 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700 80(TC下保溫；熔化過程在封閉環(huán)境內完成； 步驟三再按配方比例先加入步驟一選定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔體攪拌均勻； 步驟四然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環(huán)境中操作； 步驟五精煉除渣后，以保護性氣體對熔體進行除氣作業(yè)，同時使鈦硼復合變質劑以流態(tài)化方式隨保護性氣體加入到合金熔體中；同時進行攪拌，使變質劑與合金熔體充分反應；變質劑加入完畢，繼續(xù)通入保護性氣體至變質劑反應完畢； 步驟六靜置、調溫至700 80(TC，合金液傾倒出爐，進入下一工序。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料的制備方法，其特征在于在步驟五中，保護性氣體是指氮氣、氬氣或氮氣與氬氣的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦硼復合變質的高性能鋁合金材料及其制備方法，其特征在于按重量百分比計，該合金成分為Cu:3.0～7.0%，Mn:≤0.8%，Mg:≤1.2%，Ni:≤2.3%，Zn:≤0.2%，Ti:≤0.2%，Zr:≤0.25%，鈦硼復合變質劑為總量的1ppm～0.1%，其余為Al和不可避免的微量雜質，且雜質元素含量為單個≤0.05%，合計≤0.15%，本發(fā)明的鋁合金較一般鋁合金具有更細小的晶粒結構和更高的純凈度。
文檔編號C22C1/02GK103060648SQ20111032475
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者車云, 門三泉, 張中可 申請人:貴州華科鋁材料工程技術研究有限公司