一种铝铌硼中间合金细化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，具体是指一种铝铌硼中间合金细化剂的制备方法及其应用。所述铝‑铌‑硼中间合金包含铝、铌、硼，各组分的质量百分比是：铌0.01 wt.%‑10.00 wt.%，硼0.01 wt.%‑10.00 wt.%，剩余为Al。所述中间合金的制备方法：将纯铝熔化并升温至1000‑1300℃，在熔化后的铝熔体中加入铝箔包裹的金属铌粉或铝‑铌中间合金，加入氟硼酸钾盐，除杂除气，充分搅拌保温，熔化后浇注成型。该中间合金对变形铝锰合金退火处理有高稳定性，长时低温或者高温短时都不会降低细化剂的效果，且制备工艺简单，成本低，适宜工业化生产，对铝锰变形合金具有优良的晶粒细化和力学性能提升效果。

Preparation and Application of a Refiner for Al-Nb-B Master Alloy

The invention belongs to the technical field of metal materials, in particular to the preparation method and application of an Al-Nb-B master alloy refiner. The aluminium-niobium-boron master alloy comprises aluminium, niobium and boron. The mass percentage of each component is niobium 0.01 wt.%10.00 wt.%, boron 0.01 wt.%10.00 wt.%, and the rest is Al. The preparation method of the master alloy comprises melting pure aluminium and heating up to 1000_1300 C, adding metal niobium powder wrapped in aluminium foil or aluminium niobium master alloy, adding potassium fluoroborate, removing impurities, fully stirring heat preservation, and casting after melting into the melted aluminium melt. The intermediate alloy has high stability for annealing treatment of wrought Al-Mn alloy, long time, low temperature or high temperature will not reduce the effect of refiner in a short time, and the preparation process is simple, low cost, suitable for industrial production, and has excellent grain refinement and mechanical properties of Al-Mn wrought alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种铝铌硼中间合金细化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于金属材料
，具体是指一种铝铌硼中间合金细化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
变形铝锰系合金中Mn含量在0.9~1.6wt.%，即具有纯铝的易加工性，又具有比纯铝高的强度和耐蚀性能，因此广泛应用于包装罐体材料，建筑墙体材料和一些需要加工成型及耐蚀性能优良的场所，例如生活中常见的易拉罐包装就是3004铝锰合金，可见其应用之广泛。但是变形铝锰合金在生产中经常会因为出现硬质点或应力集中而导致废品，所以细小的等轴晶粒对于变形铝锰合金生产非常重要。目前，研究人员主要是在合金铸态前加入细化剂，然后轧制变形进行退火处理，但是合金中的细化剂在退火处理时经常失效，退火温度低时第二相析出量少，弥散程度差，退火温度高时，一些体积较小的增强相会固溶到基体中，合金强度降低，这都是由于细化剂在退火处理时稳定性较差引起的，再者含钛细化剂具易被铝合金中常见的Zr、Si、Mn等元素“毒化”而降低细化效果，无形当中增加企业生产成本，因此，在不改变企业原有的生产工艺条件下，开发具有高稳定性细化剂，克服退火处理中细化剂效用衰退，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有细化剂稳定性的不足，提供一种能有效细化变形铝锰合金的铝-铌-硼中间合金细化剂，此细化剂具有高稳定性，细化效果不会因退火温度和时间长，而产生效果衰退现象，因此可以有效避免细化元素中毒。本专利技术的另一目的是提供了上述变形铝锰合金铌基细化剂的制备方法。本专利技术的另一目的是提供了上述变形铝锰合金铌基细化剂的应用。本专利技术是通过以下方式实现的：一种铝铌硼中间合金细化剂，所述铝铌硼中间合金主要包含铝、铌、硼三种主要元素，中间合金细化剂的第二相呈鱼骨状分布于Al基体中。优选地，所述铝、铌、硼三种组分的质量百分比分别是：铌0.01wt.%~10.00wt.%，硼0.01wt.%~10.00wt.%，剩余为Al。一种上述铝铌硼中间合金细化剂的制备方法，采用以下步骤：（1）将纯铝块置于中频炉中熔化并升温至1000-1300℃；（2）熔化的铝熔体继续升温至1300-1500℃，加入包裹于铝箔中的金属铌粉或铝-铌中间合金，然后分批次加入氟硼酸钾，每隔10-15min搅拌一次，加完后继续保温至原料完全熔化；（3）将步骤（2）制备的混合熔体静置10~30min，压入六氯乙烷精炼并扒渣，然后将混合熔体浇注成锭或连铸制成线材。优选地，步骤（1）所述的包裹于铝箔的的铌粉和氟硼酸钾粉要压入铝液底部，金属溶液不得超过感应线圈的高度。优选地，步骤（1）所述铝锭纯度≥99.9wt.%。优选地，步骤（2）所述氟硼酸钾盐为粉末状，分批次加入，每批的量是所需氟硼酸钾总重量的10wt.%-30wt.%，加完后继续保温时间为5-20min。优选地，步骤（3）所述的六氯乙烷在烘干箱中将水分烘干；所述的搅拌采用石墨棒进行搅拌。优选地，步骤（3）所用的是表面需涂刷涂料的模具和扒渣工具。一种上述铝铌硼中间合金细化剂的应用，应用于变形铝锰系合金。有益效果（1）本专利技术制备的有效细化变形铝锰合金的铝-铌-硼中间合金细化剂，其第二相呈鱼骨状分布于铝基体中，所述细化剂具有高稳定性、细化效果不会因退火温度和时长产生衰退，且可以有效避免细化元素中毒，能够显著提高变形铝锰合金的综合力学性能，为其进一步合金领域的细化作用奠定了基础。（2）本专利技术所述的制备工艺简单，对设备要求低、操作简单、成本低，适宜工业化生产。具体实施方式实施例1本专利技术实施例Al-Nb-B中间合金组成重量配比（wt.%）为：铌0.01wt.%，硼10wt.%，其余为铝；待处理3003合金组成重量配比（wt.%）为：锰1.2wt.%，其余为铝。采用以下步骤制得：（1）按配比取Al-2Nb中间合金、氟硼酸钾盐和纯铝锭作为原料；（2）将铝块放入石墨粘土坩埚中，用中频感应电炉加热熔化至1200℃；（3）待铝块全部熔化后，继续升温至1400℃，先将包裹在铝箔内的金属铌粉压入铝液底部，然后每次添加所需氟硼酸钾总重量的10wt.%，添加10次，10min后，用碳棒搅拌，除气除杂，静置20min，合金液在1200℃左右出炉浇注成形，既得Al-0.01Nb-10B中间合金。将此Al-0.01Nb-10B中间合金以3wt.%的加入量加入到的3003合金中，搅拌均匀，浇铸后继续加工硬化并做退火处理，其中退火工艺为300℃下，保温2h，合金微观组织依然均为等轴晶，且晶粒尺寸依然细小，力学性能也仍然保持较高水平。所得合金的性能如表1和表2所示。实施例2本实施例Al-Nb-B中间合金组成重量配比（wt.%）为：铌1wt.%，硼1wt.%，其余为铝；待处理3003合金组成重量配比（wt.%）为：锰1.2wt.%，其余为铝。采用以下步骤制得：（1）按配比取Al-2Nb中间合金、氟硼酸钾盐和纯铝锭作为原料；（2）将铝块放入石墨粘土坩埚中，用中频感应电炉加热熔化至1300℃；（3）待铝块全部熔化后，继续升温至1500℃，先将包裹在铝箔内的金属铌粉压入铝液底部，然后每次添加所需氟硼酸钾总重量的20wt.%，添加5次，5min后，用碳棒搅拌，除气除杂，静置10min，合金液在1200℃左右出炉，浇注成形，既得Al-1Nb-1B中间合金。将此Al-1Nb-1B中间合金以3wt.%的比例，加入3003合金中，搅拌均匀，浇铸后，继续加工硬化并做退火处理，其中退火工艺为300℃保温12h，发现合金微观组织均为等轴晶，且晶粒尺寸细小，力学性能较好。所得合金的性能如表1和表2所示。实施例3本专利技术实施例Al-Nb-B中间合金组成重量配比（wt.%）为：铌5wt.%，硼1wt.%，其余为铝；待处理3003合金组成重量配比（wt.%）为：锰1.2wt.%，其余为铝。采用以下步骤制得：（1）按配比取Al-2Nb中间合金、氟硼酸钾盐和纯铝锭作为原料；（2）将铝块放入石墨粘土坩埚中，用中频感应电炉加热熔化至1200℃；（3）待铝块全部熔化后，继续升温至1400℃，先将包裹在铝箔内的金属铌粉压入铝液底部，然后每次添加所需氟硼酸钾总重量的20wt.%，添加5次，10min后，用碳棒搅拌，除气除杂，静置20min，合金液在1200℃左右出炉浇注成形，既得Al-5Nb-1B中间合金。将此Al-5Nb-1B中间合金以3wt.%的加入量加入到的3003合金中，搅拌均匀，浇铸后继续加工硬化并做退火处理，其中退火工艺为300℃下，保温2h，合金微观组织依然均为等轴晶，且晶粒尺寸依然细小，力学性能也仍然保持较高水平。所得合金的性能如表1和表2所示。实施例4本实施例Al-Nb-B中间合金组成重量配比（wt.%）为：铌3wt.%，硼3wt.%，其余为铝；待处理3003合金组成重量配比（wt.%）为：锰1.2wt.%，其余为铝。采用以下步骤制得：（1）按配比取Al-2Nb中间合金、氟硼酸钾盐和纯铝锭作为原料；（2）将铝块放入石墨粘土坩埚中，用中频感应电炉加热熔化至1000℃；（3）待铝块全部熔化后，继续升温至1300℃，先将包裹在铝箔内的金属铌粉压入铝液底部，然后每次添加所需氟硼酸钾总重量的20wt.%，添加5次，20min后，用碳棒搅拌，除气除杂，静置30min，合金液在1200℃左右出炉浇注成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铌硼中间合金细化剂，其特征在于，所述铝铌硼中间合金主要包含铝、铌、硼三种主要元素，中间合金细化剂的第二相呈鱼骨状分布于Al基体中。

【技术特征摘要】
1.一种铝铌硼中间合金细化剂，其特征在于，所述铝铌硼中间合金主要包含铝、铌、硼三种主要元素，中间合金细化剂的第二相呈鱼骨状分布于Al基体中。2.根据权利要求1所述的铝铌硼中间合金细化剂，其特征在于，所述铝、铌、硼三种组分的质量百分比分别是：铌0.01wt.%~10.00wt.%，硼0.01wt.%~10.00wt.%，剩余为Al。3.一种权利要求1或2所述铝铌硼中间合金细化剂的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：（1）将纯铝块置于中频炉中熔化并升温至1000-1300℃；（2）熔化的铝熔体继续升温至1300-1500℃，加入包裹于铝箔中的金属铌粉或铝-铌中间合金，然后分批次加入氟硼酸钾，每隔10-15min搅拌一次，加完后继续保温至原料完全熔化；（3）将步骤（2）制备的混合熔体静置10~30min，压入六氯乙烷精炼并扒渣，然后将混合熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：原长洲，张金洋，孙晓飞，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37