一种铝‑铌‑硼中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术属金属材料领域，涉及一种用于细化铝及铝合金的铝‑铌‑硼中间合金及其制备方法。本发明专利技术铝‑铌‑硼中间合金，包含铝、铌、硼三种主要元素，各组分的质量百分比分别是：铝85.00%‑95.00%，铌1.00%‑10.00%，硼1.00%‑5.00%。铝‑铌‑硼中间合金的制备方法是：首先将纯铝置于电阻炉中熔化并升温至800‑1100℃，在熔化后的铝熔体中依次加入一定质量的金属铌或铝‑铌中间合金、氟硼酸钾，充分搅拌并置于电阻炉中保温，保温达到一定时间后浇注成锭或制成线材。该中间合金的制备工艺简单，成本低，适宜工业化生产；所制备的铝‑铌‑硼中间合金对铝及铝合金具有优良的晶粒细化效果。

An aluminum niobium boron intermediate alloy and preparation method thereof

The invention belongs to the field of metal materials, relates to a method for aluminum niobium boron intermediate alloy and preparation method thereof and the refinement of aluminum Aluminum Alloy. The invention aluminum niobium boron intermediate alloy, contains three main elements of aluminum, niobium, boron, mass fraction of components are: 85% 95% aluminum, 1% niobium boron 1% 10%, 5%. Preparation method of aluminum niobium boron intermediate alloy is: firstly molten pure aluminum is placed in the resistance furnace temperature to 1100 DEG C and 800, metal niobium or niobium alloy, aluminum kbf4 in aluminum melt melted by sequentially adding a certain quality, fully stirring and heat preservation in resistance furnace, thermal insulation at after a certain period of time is cast into ingot or made of wire. The master alloy has the advantages of simple preparation process, low cost, suitable for industrial production; the aluminum niobium boron intermediate alloy prepared has excellent grain refining effect on aluminum and Aluminum Alloy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属金属材料领域，特别涉及一种用于细化铝及铝合金晶粒的铝-铌-硼中间合金及其制备方法。
技术介绍
随着汽车轻量化的不断发展和国家节能减排战略的逐渐实施，以铝及其合金为代表的轻质合金的应用日益广泛，对其组织和性能要求的提高也越来越迫切。要想使铝合金获得优异的性能，需要对铝合金熔体进行细化处理，适当的细化处理可以改善铝合金的组织并极大提高其力学性能。目前，在国内外工业生产中主要是通过添加细化剂的方法进行晶粒的细化，常用的细化剂为Al-Ti-B等中间合金。Al-Ti-B中间合金在铸造铝合金的生产中应用一直占主导地位，也是公认的一种有效的细化剂，但是由于该中间合金中的Ti元素会与含Si量高于3%的Al-Si系铸造合金中的Si反应生成TiSi相和TiSi2相，影响了Ti元素含量，消弱了该中间合金中TiB2粒子的形成，弱化了其细化效果，产生所谓的毒化作用，所以这也就限制了该中间合金的应用领域。为此，经过大量的实验，专利技术了一种新型的中间合金，作为铝合金组织细化的形核剂使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能有效细化铝及其合金的铝-铌-硼中间合金，同时提供一种工艺简单、成本低、适合工业生产的制备工艺及方法。本专利技术是通过以下方式实现的：一种铝-铌-硼中间合金，包含铝、铌、硼三种主要元素，各组分的质量百分比分别是：铝85.00%~95.00%，铌1.00%~10.00%，硼1.00%~5.00%；铝锭纯度≥99.9%，该中间合金中弥散分布着微米级的NbB2粒子，且数量多，铌元素可以是以铝-铌中间合金或纯金属铌加入，硼元素是以氟硼酸钾的形式加入。上述铝-铌-硼中间合金的制备方法，其特征包含以下步骤：铝-铌-硼中间合金的制备方法是：首先将纯铝置于电阻炉中熔化并升温至800-1100℃，在熔化的铝熔体中依次加入一定质量的金属铌或铝-铌中间合金、氟硼酸钾，用石墨棒充分搅拌，然后置于电阻炉中保温，每隔10min-15min用石墨棒搅拌一次；待混合熔体保温达到预定时间，将混合熔体静置5min，压入六氯乙烷精炼并扒渣，最后将混合熔体浇注成锭或连铸制成线材。该中间合金的制备工艺简单，成本低，适宜工业化生产；所制备的铝-铌-硼中间合金对铝及铝合金具有优良的晶粒细化效果。上述所述的六氯乙烷在烘干箱中将水分烘干；将模具和扒渣所用工具涂刷一层涂料，防止杂质元素Fe的污染。在整个制备过程中选用石墨坩埚进行熔炼，选用石墨棒搅拌，目的是防止Si的污染。具体实施方式下面给出本专利技术的两个最佳实施例。实施例1按照如上所述的制备工艺和方法制备Al-5Nb-B中间合金的过程如下：（1）原料准备：铝锭、金属铌、氟硼酸钾、六氯乙烷等，其中铝锭纯度≥99.9%。（2）制备1kg的中间合金，按照质量分数比Nb/B=5称量所需的原料，铝的烧损率为2~3%。（3）六氯乙烷置于烘干箱中，在100℃加热1h，以除去水分。（4）将所需的模具、扒渣工具涂刷一层涂料，防止Fe等杂质元素的污染，在制备过程中使用石墨坩埚进行熔炼，选用石墨棒进行搅拌，防止Si的污染。（5）利用井式电阻炉将铝锭熔化并加热至850℃，待铝锭完全熔化后，先将已称量的金属铌用铝箔纸包好，并放入于铝熔体中不断用石墨棒搅拌后静置5min；然后加入已称量的氟硼酸钾，用石墨棒搅拌后置于电阻炉中保温，温度设定为800℃，每隔15min搅拌一次，以保证反应完全进行；混合熔体在电阻炉中保温1h，加入占总质量2-3%wt的六氯乙烷进行精炼除气处理，静置5min后用扒渣工具拔除熔渣，最后将熔体浇注成锭。图1所示的是Al-5Nb-B中间合金的金相组织，图中所示的NbB2粒子的形貌。实施例2按照如上所述的制备工艺和方法制备Al-3Nb-B中间合金的过程如下：（1）原料准备：铝锭、金属铌、氟硼酸钾、六氯乙烷等，其中铝锭纯度≥99.9%。（2）制备1kg的中间合金，按照质量分数比Nb/B=3称量所需的原料，铝的烧损率为2-3%。（3）六氯乙烷置于烘干箱中，在100℃加热1h，以除去水分。（4）将所需的模具、扒渣工具涂刷一层涂料，防止Fe等杂质元素的污染，在制备过程中使用石墨坩埚进行熔炼，选用石墨棒进行搅拌，防止Si的污染。（5）利用井式电阻炉将铝锭熔化，待铝锭完全熔化后并加升温至950℃，，先将已称重的金属铌用铝箔纸包好，并放入于铝熔体中不断用石墨棒搅拌后静置5min；然后加入已称重的氟硼酸钾，用石墨棒搅拌后置于电阻炉中保温，温度设定为850℃，每隔15min搅拌一次，以保证反应完全进行；混合熔体在电阻炉中保温30min，加入占总质量2-3%wt的六氯乙烷进行精炼除气处理，静置5min后用扒渣工具拔除熔渣，最后将熔体浇注成锭。图2所示的是Al-3Nb-B中间合金的金相组织，图中所示的NbB2粒子的形貌。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝‑铌‑硼中间合金的制备方法，铝‑铌‑硼中间合金包含铝、铌、硼三种主要元素，各组分的质量百分比分别是：铝85.00%‑95.00%，铌1.00%‑10.00%，硼1.00%‑5.00%；其特征是制备方法，包括以下步骤：按照以下质量百分比准备好所需原料：1.00%‑10.00%铌，1.00%‑5.00%硼，余量为纯铝；铌元素可以是以铝‑铌中间合金形式加入也可以是纯金属铌加入，其中铝‑铌‑硼中间合金中硼元素是以氟硼酸钾加入的。

【技术特征摘要】
1.一种铝-铌-硼中间合金的制备方法，铝-铌-硼中间合金包含铝、铌、硼三种主要元素，各组分的质量百分比分别是：铝85.00%-95.00%，铌1.00%-10.00%，硼1.00%-5.00%；其特征是制备方法，包括以下步骤：按照以下质量百分比准备好所需原料：1.00%-10.00%铌，1.00%-5.00%硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：许荣福，孙清洲，徐勇，王志刚，李彦，石磊，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37