一种铝-铬-硼中间合金及其制备方法技术

一种铝‑铬‑硼中间合金及其制备方法，所述中间合金由以下质量百分比的成分组成：Al 78.6～98.6%，Cr 1.0～18.0%，B 0.1～3.0%，Fe≤0.15%，Si≤0.10%，其余杂质元素≤0.15%。本发明专利技术采用铝‑铬‑硼三元中间合金作为富铁相变质剂，不仅可以完全消除针状富铁相和初生铁相的存在，获得均匀的汉字状富铁相，而且还可大幅降低分步复合添加铬元素和硼元素所需的中间合金总量，同时减少工艺环节，有利于控制合金成分，更适合于工业化生产，由于较低含量的铬即会引起初晶硅的析出，因此本发明专利技术更适合于不含硅或者含硅量较低的铝合金的富铁相变质。

An aluminum chromium boron intermediate alloy and its preparation method

An aluminum chromium chromium boron intermediate alloy and its preparation method. The intermediate alloy consists of the following mass percentages: Al 78.6 ~ 98.6%, Cr 1 ~ 18%, B 0.1 ~ 3%, Fe less 0.15%, Si less than 0.10%, and the remaining impurity elements less than 0.15%. The invention uses aluminum chromium carbide boron three element intermediate alloy as the iron rich phase change quality agent. It can not only completely eliminate the existence of the needle like iron rich phase and the primary iron phase, but also obtain the uniform Chinese character like iron rich phase, and can also greatly reduce the total amount of the intermediate alloy needed to add chromium element and boron element in the step compound, and reduce the process link at the same time. It is more suitable for the control of the alloy composition and is more suitable for industrial production. As the lower content of chromium will cause the precipitation of the primary silicon, the invention is more suitable for the iron rich phase metamorphism of the aluminum alloy with low silicon or low silicon content.

【技术实现步骤摘要】
一种铝-铬-硼中间合金及其制备方法
本专利技术涉及一种铝及铝合金材料中富铁相的变质剂，具体是涉及一种铝-铬-硼中间合金及其制备方法。
技术介绍
铁是铝合金中最为常见的杂质元素，由于铁元素在室温下铝固体中的最大溶解度为0.05wt.%，仅为铝熔体中最大溶解度的1/100～1/34。因此，铁在铝合金中基本都以脆且硬的富铁相形式存在。根据富铁相的晶体结构可分为α-Fe相和β-Fe相，其中β-Fe相为单斜结构，形态呈狭长的针片状，受力时割裂铝基体，并成为裂纹源且沿着富铁相长度方向扩展，极大损害铝合金的塑性。而α-Fe相为体心立方结构，基本形态呈汉字状，对基体的割裂大幅降低，塑性大幅改善。因此，改善富铁相形态是减缓铁元素危害最为常用的方法。目前，改善富铁相形态的方法可总结成两类，第一类是改变富铁相晶体结构来改善富铁相的生长方向，如Mn、Co、Cr、Be、Sc等。第二类是改变富铁相生长速度，如B、RE、Sr、Ca、熔体处理、铸造工艺，采用两类方法相结合不仅可实现β-Fe相向α-Fe的转变，还能细化α-Fe尺寸，改善效果最佳，其中采用两类元素复合添加的方法不仅操作简单，且合金成分容易控制，应用前景较好。公开号为CN106319275A的中国专利公开了一种富铁相变质剂及变质方法。变质剂由[Mn]剂和[B]剂组成，该变质剂不仅可以完全消除针状富铁相和初生富铁相的存在，获得均匀的汉字状富铁相，而且能显著提高再生铝的力学性能和加工性能。其中[Mn]剂为Al-Mn中间合金或由Al-Mn中间合金与Al-Cr中间合金、Al-Co中间合金中的一种或两种组成，而[B]剂为Al-B中间合金或KBF4。文献[宋东福,王顺成,周楠,农登,郑开宏.Al-Si合金中富铁相形态及其影响因素研究进展[J].材料工程,2016,44(05):120-128.]中报道了铬元素置换富铁相中铁元素的效果较锰元素好，但较低含量的铬添加量即会引起初晶硅的析出，影响其应用。由于中间合金制备成本较高，且分步添加时需要的总量较大，进一步增加了变质成本。同时，两类中间合金中的杂质元素含量可能存在差异，这对于杂质元素要求较低的铝合金成分控制难度增大，这进一步限制了分步复合添加两类合金元素的应用。因此，开发一种工艺简单、成本低廉的富铁相变质剂和制备方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种低成本、易操作，能够改善富铁相形态，消除针片状富铁相，提高合金的抗拉强度和延伸率的铝-铬-硼中间合金及其制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述铝-铬-硼中间合金，其特点是该中间合金由以下质量百分比的成分组成：Al78.6～98.6%，Cr1.0～18.0%，B0.1～3.0%，Fe≤0.15%，Si≤0.10%，其余杂质元素≤0.15%。而且，该中间合金采用Cr质量分数为5～20%的Al-Cr中间合金、B质量分数为3～10%的Al-B中间合金以及纯度为99.5%的工业纯铝作为原材料。本专利技术所述铝-铬-硼中间合金的制备方法，其特点是包括以下步骤：（1）将Cr质量分数为5～20%的Al-Cr中间合金和纯度为99.5%的工业纯铝置于中频炉中加热至500℃后保温60分钟，再升温至850～900℃；（2）Al-Cr中间合金完全熔化后，降温至800～850℃，随后加入B质量分数为3～10%的Al-B中间合金；（3）Al-B中间合金完全熔化后，精炼，保温静置30～60分钟后浇注成锭，得到铝-铬-硼中间合金。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术基于复合添加两类合金元素改善富铁相形态改善方法，制备富铁相变质剂：铝-铬-硼三元中间合金。该变质剂含有的有效成分为铬和硼元素，其中铬元素能够置换富铁相中的铁元素，且效果较锰元素好，改变富铁相的优势生长取向，从而消除针状β-Fe相，同时硼元素既能降低富铁相的形成温度，减少初生富铁相的生长时间和生长空间，又可以作为一种表面活性元素，在富铁相形成初期吸附在富铁相表面，抑制富铁相的长大。因此，采用铝-铬-硼三元中间合金作为富铁相变质剂，不仅可以完全消除针状富铁相和初生铁相的存在，获得均匀的汉字状富铁相，而且还可大幅降低分步复合添加铬元素和硼元素所需的中间合金总量，同时减少工艺环节，有利于控制合金成分，更适合于工业化生产。由于较低含量的铬即会引起初晶硅的析出，因此本专利技术更适合于不含硅或者含硅量较低的铝合金的富铁相变质。具体实施方式实施例1：（1）按质量分数为70%Al-Cr中间合金、15%Al-B中间合金和15%工业纯铝称取原料，其中Al-Cr中间合金中Cr的质量百分比含量为20%，Al-B中间合金中B的质量百分比含量为10%，工业纯铝的纯度为99.5%；（2）将Al-Cr中间合金和工业纯铝置于中频炉中加热至500℃后保温60分钟，再升温至900℃；（3）Al-Cr中间合金完全熔化后，降温至850℃，随后加入Al-B中间合金；（4）Al-B中间合金完全熔化后，精炼，保温静置30分钟后浇注成锭，得到铝-铬-硼中间合金；（5）测试铝-铬-硼中间合金化学成分。实施例2：（1）按质量分数为80%Al-Cr中间合金、15%Al-B中间合金和5%工业纯铝称取原料，其中Al-Cr中间合金中Cr的质量百分比含量为10%，Al-B中间合金中B的质量百分比含量为8%，工业纯铝的纯度为99.5%；（2）将Al-Cr中间合金和工业纯铝置于中频炉中加热至500℃后保温60分钟，再升温至880℃；（3）Al-Cr中间合金完全熔化后，降温至840℃，随后加入Al-B中间合金；（4）Al-B中间合金完全熔化后，精炼，保温静置30分钟后浇注成锭，得到铝-铬-硼中间合金；（5）测试铝-铬-硼中间合金化学成分。实施例3：（1）按质量分数为50%Al-Cr中间合金、12%Al-B中间合金和38%工业纯铝称取原料，其中Al-Cr中间合金中Cr的质量百分比含量为10%，Al-B中间合金中B的质量百分比含量为5%，工业纯铝的纯度为99.5%；（2）将Al-Cr中间合金和工业纯铝置于中频炉中加热至500℃后保温60分钟，再升温至880℃；（3）Al-Cr中间合金完全熔化后，降温至820℃，随后加入Al-B中间合金；（4）Al-B中间合金完全熔化后，精炼，保温静置30分钟后浇注成锭，得到铝-铬-硼中间合金；（5）测试铝-铬-硼中间合金化学成分。实施例4：（1）按质量分数为30%Al-Cr中间合金、10%Al-B中间合金和60%工业纯铝称取原料，其中Al-Cr中间合金中Cr的质量百分比含量为5%，Al-B中间合金中B的质量百分比含量为3%，工业纯铝的纯度为99.5%；（2）将Al-Cr中间合金和工业纯铝置于中频炉中加热至500℃后保温60分钟，再升温至850℃；（3）Al-Cr中间合金完全熔化后，降温至800℃，随后加入Al-B中间合金；（4）Al-B中间合金完全熔化后，精炼，保温静置30分钟后浇注成锭，得到铝-铬-硼中间合金；（5）测试铝-铬-硼中间合金化学成分。实施例1～4铝-铬-硼中间合金的化学成分对比见表1。表1实施例1～4铝-铬-硼中间合金的化学成分（wt.%）实施例CrBFeSi其余杂质元素Al114.1%1.49%0.10%0.08%0.11%84.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝‑铬‑硼中间合金，其特征在于该中间合金由以下质量百分比的成分组成：Al 78.6～98.6%，Cr 1.0～18.0%，B 0.1～3.0%，Fe≤0.15%，Si≤0.10%，其余杂质元素≤0.15%。

【技术特征摘要】
1.一种铝-铬-硼中间合金，其特征在于该中间合金由以下质量百分比的成分组成：Al78.6～98.6%，Cr1.0～18.0%，B0.1～3.0%，Fe≤0.15%，Si≤0.10%，其余杂质元素≤0.15%。2.根据权利要求1所述的铝-铬-硼中间合金，其特征在于该中间合金采用Cr质量分数为5～20%的Al-Cr中间合金、B质量分数为3～10%的Al-B中间合金以及纯度为99.5%的工业纯铝作为原材料。3.一种铝-铬-硼中间合金的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，甘春雷，刘庆德，郑开宏，周楠，周东明，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，肇庆南都再生铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44