一种铝合金晶粒细化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种铝合金晶粒细化剂及其制备方法。针对现有采用的Al-Ti-B为中间合金细化剂方法存在的抗衰退性能差，和外加超细陶瓷颗粒作为细化剂方法存在润湿性较差的问题，本发明专利技术提出一种TiN和Ti粉的细化剂及其制备方法，TiN和Ti粉按一定比例的质量份数，经混合和球磨而成。本发明专利技术提供的细化剂可以实现铝合金铸态组织的细化，提高合金的综合机械性能，具有较好的实际应用价值。本发明专利技术提出的制备方法工艺简单合理，生产流程短，有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料和金属材料加工领域，更具体地，设及一种效果显著的细化 剂及其制备方法。
技术介绍
侣合金具有较高的强度、较好的塑性，是目前许多军用和民用交通工具、家装等行 业不可或缺的重要结构材料，在国防建设和国民经济发展中具有重要的战略地位。工业生 产中一般采用铸造工艺制巧，由于合金化程度高、两相区域宽，易出现晶粒粗大，在晶界和 枝晶界会产生大量非平衡共晶组织，枝晶偏析严重，影响了铸锭的后续加工及产品的组织 和性能。添加晶粒细化剂可细化合金组织，减少晶界成分偏析。目前，普遍使用的Al-Ti-B中 间合金细化剂抗衰退性能仍不能令人满意，因为其内部TiB2粒子容易聚集沉淀和易受Zr、 化等原子"毒化"，影响晶粒细化效果。此外，外加超细陶瓷颗粒作为细化剂可提供大量的弥 散质点W促进非均质形核，在凝固及社制变形过程中能使金属及合金组织细化，虽然具有 良好的可控性，适用于工业化生产，但是存在润湿性较差的问题。
技术实现思路
针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种侣合金晶粒细化剂及制 备方法，目的在于解决的现有技术顾存在的上述问题。 为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种侣合金晶粒细化剂，由TiN 和Ti粉按1:100-1:1质量份数，经混合和球磨而成。 相应地，所述晶粒细化剂的制备包括如下步骤： (1)将30~50nm粒度的TiN粉和10-100皿粒度的Ti粉，按所述的质量份数配成混合 粉末； (2)将所述混合粉末放入在球磨机中，使用〇3-10mm的球进行球磨;连续单向干磨 5-60分钟，得到晶粒细化剂。[000引优先地，所述的制备方法中，步骤(2)中的球磨是在聚四氣乙締或者尼龙材料制成 的球磨罐中实现的，W免渗入有害杂质元素。 优先地，所述的制备方法中，步骤(2)所述的球是硬质合金球，硬度HRA含85;优选 鹤钢球，硬度大、不易磨损。 优先地，所述的制备方法中，步骤(2)中的球磨是行星球磨机。 进一步的，本专利技术提出所述侣合金晶粒应用方法，其使用方法步骤为:将侣合金材 料置于相蜗炉中，烙融，除气，加入侣合金晶粒细化剂，再次除气，诱入铸型。优选地，加入的 侣合金晶粒细化剂与侣合金质量份数比为0.01 %-1 %，加入溫度高于所采用的侣合金烙点 20~150°C;加入后揽拌1~15分钟，保溫静置10~120分钟。 本专利技术提供的运种制备方法具有W下优点： 本专利技术提供的晶粒细化剂是理想的细化剂，可W实现侣合金铸态组织的细化，提 高合金的综合机械性能，具有实际应用价值。本专利技术提出的制备方法工艺简单合理，生产流 程短，有良好的工业应用前景。【附图说明】 图1是晶粒细化剂透射电子显微镜图； 图2是未加细化剂的侣合金铸锭的截面照片； 图3是加入细化剂的侣合金铸锭的截面照片。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。[001引本专利技术提供了一种晶粒细化剂，由TiN和Ti粉按按质量份数1:100-1:1的比例配成 混合粉末，经混合和球磨而成。所述TiN和Ti粉的纯度均99.9% W上。 相应地，所述晶粒细化剂包括如下步骤： (1)将30~50nm粒度的TiN粉和10-100皿粒度的Ti粉，按所述的质量份数配成混合 粉末； (2)将所述混合粉末放入在球磨机中，使用C>3-10mm的球进行球磨;连续单向干磨 5-60分钟，得到晶粒细化剂。 实施例1 将30nm的TiN粉和lOjim的Ti粉按质量份数1:1，配成粉，将所述混合粉末放入在球 磨机中，使用Φ 10mm的球，连续单向球磨40分钟，得到晶粒细化剂。 实施例2 将50皿的TiN粉和30皿的Ti粉按质量份数1:50,配成粉，将所述混合粉末放入在球 磨机中，使用Φ 8mm的球，连续单向球磨60分钟，得到晶粒细化剂。 实施例3 将50皿的TiN粉和30皿的Ti粉按质量份数1:20,配成粉，将所述混合粉末放入在球 磨机中，使用Φ8mm的球，连续单向球磨20分钟，得到晶粒细化剂。 实施例4 将50nm的TiN粉和100μπι的Ti粉按质量份数1:100,配成粉，将所述混合粉末放入在 球磨机中，使用Φ 3mm的球，连续单向球磨5分钟，得到晶粒细化剂。 实施例5将40皿的TiN粉和25皿的Ti粉按质量份数1:10,配成粉，将所述混合粉末放入在球 磨机中，使用Φ 6mm的球，连续单向球磨15分钟，得到晶粒细化剂。该晶粒细化剂的结构如图 1所示。 对照分析： 取配制好的7050合金置于非铁相蜗中，烙炼升溫至730°C，经除气精炼后，化渣，诱 入铸型。用光学金相显微镜观察得到未细化处理样品的晶粒度图片（图2)。使用皿E-3000型 布氏硬度计测试试样的硬度。在SHIMADZU AG-IC电子拉伸机上进行拉伸实验，得到未加入 本专利技术细化剂的测试试样的拉伸强度。 取配制好的7050合金置于非铁相蜗中，烙炼升溫至730°C，经除气精炼后，采用本 专利技术制成晶粒细化剂，将质量份数为0.2%的TiN/Ti晶粒细化剂用侣锥包裹用钟罩压入侣 液中，并不断揽拌，待反应结束后再次除气精炼，化渣，诱入铸型。用光学金相显微镜观察得 到加入细化剂处理样品的晶粒度图片（图3)。使用HBE-3000型布氏硬度计测试试样的硬度。 在SHIMADZU AG-IC电子拉伸机上进行拉伸实验，得到加入本专利技术细化剂的测试试样的拉伸 强度。 对比图2和图3发现，没有添加细化剂的7050合金的晶粒较为粗大，添加了细化剂 的样品7050合金的晶粒细小，晶粒度等级较高。由表1可知，其平均布氏硬度提高了6%，抗 拉强度提高了 17.5%。 表1 本领域的技术人员容易理解，W上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用W 限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1. 一种铝合金晶粒细化剂，由TiN粉和Ti粉按1:100-1:1质量份数，经混合和球磨而成。2. 权利要求1所述晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将30~50nm粒度的TiN粉和10-100μπι粒度的Ti粉，按所述的质量份数配成混合粉 末； (2) 将所述混合粉末放入在球磨机中，使用C>3-10mm的球进行球磨;连续单向干磨5-60 分钟，得到晶粒细化剂。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的球磨是在聚四氟乙烯或 者尼龙材料制成的球磨罐中实现的，以免掺入有害杂质元素。4. 根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的球是硬质合金球， 硬度HRA 2 85，优选钨钢球。5. 根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的球磨是行星球磨机。6. 权利要求1所述铝合金晶粒细化剂的应用方法，其使用方法步骤为:将铝合金材料置 于坩埚炉中，熔融，除气，加入铝合金晶粒细化剂，再次除气，浇入铸型。7. 权利要求1或6所述铝合金晶粒细化剂的应用方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金晶粒细化剂，由TiN粉和Ti粉按1：100‑1：1质量份数，经混合和球磨而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡启舟，李欣蔚，赵炳怡，李冰，肖亚婷，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42