一種鋁合金細(xì)化劑、其制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及侶合金烙煉領(lǐng)域，具體地設(shè)及一種侶合金細(xì)化劑、其制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] A356.2侶合金具有流動(dòng)性好，無熱裂傾向，線收縮小，比重小，耐蝕性好等優(yōu)良特 性，是汽車輪穀的主要使用材料。然而，未細(xì)化變質(zhì)的A356.2侶合金的鑄態(tài)組織為粗大片狀 或針狀共晶娃和0-A1枝晶組織，力學(xué)性能較低。因此，必須添加變質(zhì)元素及晶粒細(xì)化元素， 使共晶娃形態(tài)由粗大的片狀或針狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的球狀或棒狀，同時(shí)使α-Α1晶粒得到細(xì)化， 才能提高Α356.2合金的使用性能，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。目前，工業(yè)生產(chǎn)中Α356.2侶合金常用的 細(xì)化劑有 41-11-8、4^11-(：、4^11-8-(：等。
[0003] 在先技術(shù)，CN102886511A公開了一種制備Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑的方法。所述細(xì)化劑 由TiC加入侶液中制得。設(shè)及到的TiC為納米顆粒，材料成本高，制備工藝復(fù)雜。且需要使用 氣氣或氮?dú)鈱⒃摷{米粉末分散到烙體中，加大了工藝的復(fù)雜程度和整個(gè)工藝的周期，不利 于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 在先技術(shù)，CN103667759A公開了一種Al-Mg-Si系合金α-Α1晶粒細(xì)化劑及其制備方 法。該方法需將Ti、Bi、化Ξ種粉末混合后研磨至200-400目，加大了工藝時(shí)長。且粉末需用 侶錐緊密包裹后，在200-250°C下烘烤30min后方可使用，增加了工藝復(fù)雜程度，不利于產(chǎn)業(yè) 化生產(chǎn)。
[0005] 在先技術(shù)，CN103589916A公開了一種快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金細(xì)化劑及其制 備方法。該方法設(shè)及的中間合金含有3.75 %~5%的Ti，W及0.75%~1 %的B，兩種元素含 量較低，細(xì)化效果有限。且該方法還含有0.1 %~0.5 %的貴金屬Sc元素，制造成本高。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的侶合金細(xì)化劑要么成本較高難W廣泛應(yīng)用，要么使用步 驟和過程復(fù)雜，限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種成本較低且使用工藝簡單的侶合金細(xì)化劑。
[000引為了實(shí)現(xiàn)W上的發(fā)明目的，提供了 W下的實(shí)施方案：
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種侶合金細(xì)化劑，所述的侶合金細(xì)化劑包括按重 量計(jì)7~10份的Ti、2~3份的B和87~91份的A1，例如按重量計(jì)8份的Ti、3份的B和89份的A1。 優(yōu)選地，所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)7.5~9份的Ti、2.5~3份的B和88-90份的A1;進(jìn) 一步優(yōu)選地，所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)8-8.5份的Ti、2.5~3份的B和89-90份的 A1;例如：（1)所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)8份的Ti、3份的B和89份的Al;(2)所述的侶 合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)7份的Ti、2份的B和91份的A1; (3)所述的侶合金細(xì)化劑包括按重 量計(jì)7.5份的Ti、2.5份的B和90份的A1; (4)所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)8.5份的Ti、 2.5份的B和89份的A1; (5)所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)9份的Ti、3份的B和88份的A1; W及(6)所述的侶合金細(xì)化劑包括按重量計(jì)10份的Ti、3份的B和87份的A1。
[0010]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的侶合金細(xì)化劑由α-Α1相、粒狀TiAl袖和TiB2顆 粒相組成。
[0011] 在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的侶合金細(xì)化劑的粒狀TiAl3相的顆粒尺度為小 于1.0皿;優(yōu)選地，為0.6~1.0皿。
[0012] 在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的侶合金細(xì)化劑的TiB2顆粒相的顆粒尺度為小于 60nm;優(yōu)選地，為30~60nm。
[0013] 在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的侶合金細(xì)化劑是快速凝固制備得到的。
[0014] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了制備前文所述的侶合金細(xì)化劑的方法，所述的方 法包括步驟：
[0015] (1)將原材料按比例混合，并且放入下端開口的石英管中，并對石英管進(jìn)行加熱直 到石英管的試塊完全融化，優(yōu)選地石英管下端開口的小空的直徑為0.3~0.6mm，最優(yōu)選地 為0.4mm;
[0016] (2)將石英管中的烙體噴射到旋轉(zhuǎn)的銅漉上，優(yōu)選地所述的銅漉按照50~65轉(zhuǎn)/秒 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，最優(yōu)選地60轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0017] 在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的原材料是工業(yè)用Al-Ti-B中間合金、單質(zhì)Ti顆粒 和單質(zhì)B顆粒。
[0018] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了使用前文所述的侶合金細(xì)化劑或者按照前文所述 的方法制備的侶合金細(xì)化劑來細(xì)化侶合金的方法，其特征在于，所述的方法包括步驟：（1) 將侶合金鑄錠加熱烙化后，低速攬拌，靜置并撇去表面浮渣；（2)向侶合金液中加入權(quán)利要 求1-5中任一項(xiàng)所述的侶合金細(xì)化劑或者按照權(quán)利要求6-7中任一項(xiàng)所述的方法制備的侶 合金細(xì)化劑，加入量為侶合金烙液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.15-0.30 %，待細(xì)化劑完全烙化，烙體保溫 lOmin后，撇去表面浮渣。向烙體內(nèi)緩慢通入高純氣氣進(jìn)行精煉，精煉溫度720°C，邊通氣邊 緩慢攬拌，精煉結(jié)束后再次除去表面浮渣；（3)將72(TC的烙體靜置后，緩慢誘注到預(yù)熱的鑄 鐵模具中。優(yōu)選地，所述的侶合金是A356.2侶合金;優(yōu)選地，加入量為侶合金烙液質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的 0.20%。
[0019] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了使用前文所述的侶合金細(xì)化劑或者按照前文所述 的方法制備的侶合金細(xì)化劑來細(xì)化侶合金的方法，其特征在于，所述的方法包括步驟：（1) 將A356.2侶合金鑄錠隨爐加熱到740°C，待合金烙化后，對烙體人工低速攬拌0.5min，再靜 置Imin后，撇去表面浮渣；（2)向侶合金液中加入本專利快速凝固Al-Ti-B細(xì)化劑，加入量為 A356.2侶合金烙液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.2%。待細(xì)化劑完全烙化，烙體保溫lOmin后，撇去表面浮 渣。向烙體內(nèi)緩慢通入高純氣氣(純度99.99%)進(jìn)行精煉，精煉溫度72(TC，邊通氣邊緩慢攬 拌5min，精煉結(jié)束后再次除去表面浮渣；（3)將72(TC的烙體靜置Imin后，緩慢誘注到預(yù)熱溫 度為15(TC的鑄鐵模具中。
[0020] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了按照前文所述的方法細(xì)化處理的侶合金。
[0021] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了按照前文所述的方法處理得到的侶合金或者前文 所述的侶合金在鑄造侶車輪中的用途。
[0022] 在本發(fā)明的其他方面，提供了 W下的技術(shù)方案：
[0023] 快速凝固Al-Ti-B細(xì)化劑，其組成元素的質(zhì)量百分比為:Ti 8%，B 3%，A1 89%， 該細(xì)化劑主要由α-Α1相、尺度小于1.0皿的粒狀TiAl細(xì)和尺度小于60皿的Ti化顆粒相組成。
[0024] 上述快速凝固Al-Ti-B細(xì)化劑的制備方法，包括如下步驟：
[0025] 第一步，快速凝固細(xì)化劑條帶的制備。
[00%]將工業(yè)用Al-Ti-B中間合金小塊(長、寬、高均不大于6mm，組成元素的質(zhì)量百分比 為：Ti5.0%，B1.0%，F(xiàn)e、Cu、Mg、Mn之和小于0.15%，余量Al，購自邸MAfmips公司）、Ti 顆粒(直徑不大于2mm，純度99.99%)和B顆粒(直徑不大于2mm，純度99.99%)配成Al-8Ti- 3B成分，將上述材料混合放入下端開有直徑0.4mm小孔的石英管中。給WK-IIB型真空甩帶機(jī) 感應(yīng)線圈加熱，至石英管中的試塊完全烙化，將烙融的中間合金噴射到轉(zhuǎn)速達(dá)到60轉(zhuǎn)/秒的 銅漉上，制得厚度為祉m、寬1.2mm的快速凝固Al-8Ti-3B細(xì)化劑條帶。
[0027]第二步，將條帶壓制成試塊。
[002引利用壓塊機(jī)將條帶在500M化壓力下壓制5秒，制成Φ 20mm X 10mm的圓柱形試塊W 便取用，備用。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著進(jìn)步如下：
[0030] (1)制備方法設(shè)備簡單，合金烙煉和甩帶過程一氣呵成，操作過程簡易，生產(chǎn)率高， 克服了烙煉和制備過程工藝復(fù)雜、工藝時(shí)間長、細(xì)化效果有限、原材料成本高等弊端。
[0031] (2)本發(fā)明專利制備的Al-Ti-B合金中，Ti和B的含量比傳統(tǒng)合金更高，而分布比傳 統(tǒng)合金更加均勻、尺度更加細(xì)小，大大增加了形核質(zhì)點(diǎn)數(shù)量，對侶合金的細(xì)化效果更好。
[0032] (3)本發(fā)明專利不含貴金屬元素，節(jié)約了原材料成本。
[0033] (4)本發(fā)明中的侶合金細(xì)化劑通過快速凝固方法制得?？焖倌淌沟梦龀鱿囝w粒 更加細(xì)小，分散更加均勻。將細(xì)化劑加入A356.2侶合金后，合金晶粒尺寸比傳統(tǒng)細(xì)化劑處理 的侶合金顯著降低。此外，快速凝固還可使金屬在液態(tài)中的溶解度增大，使得細(xì)化劑在向侶 合金中添加時(shí)更容易被侶合