高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高效低Ti、B元素含量的Al‑3Ti‑0.5B中间合金卷及其制造方法。本发明专利技术以重量百分比计含Ti 0.28%～0.32%、B 0.4%～0.6%。本发明专利技术通过调整和降低铝钛硼合金中Ti和B的含量和比例，利用本发明专利技术专门设计的制造工艺，改变最终铝钛硼中间合金卷的内部组织结构和性能，提高细化效率。在使用量相同的情况下，优于现有技术使用的铝钛硼中间合金Al‑5Ti‑1B、Al‑3Ti‑1B和Al‑5Ti‑0.2B的细化效果。另外，在满足细化率的同时，能够大大减少产品中金属杂质Ti和B的增加量，解决Ti和B的增加导致产品的表面质量等其它性能降低的问题。

Al-3ti-0.5b intermediate alloy coil with high efficiency and low Ti and B content and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷及其制造方法
本专利技术属于材料
，特别是涉及一种高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷及其制造方法。
技术介绍
为了使铝合金晶粒细化，目前国内外最直接有效的方法是添加形核剂。20世纪50年代，人们发现铝合金中添加少量的Ti和B元素能够显著地细化铝合金晶粒，提高铝合金的性能。并且研究专利技术了用于铝合金晶粒细化的含Ti、B元素的铝中间合金细化剂，参考文献[1]，其中最广泛应用的是Al-5Ti-1B中间合金。在工业化实际应用中，只要向铝合金中加入0.2%wt左右的Al-5Ti-1B中间合金，对于不同铝合金牌号和不同铸造方式生产的铝制品铸坯，能够使其晶粒由400～1000μm减小到200～400μm左右。起初，铝钛硼中间合金以锭块状的形式加入到熔炼炉内。但是随后发现，这种加入方式的弊端为随着铸造时间的延长，铝钛硼细化剂将逐渐失去细化效果，产生所谓的时间衰减效应问题。20世纪末，人们将铝钛硼中间合金由锭块加工成直径为φ9.5mm的丝状，然后在铸造流槽中边铸造边连续加入，这样就有效地解决了铝钛硼中间合金的时效性问题。目前，按照其元素含量分类，铝钛硼中间合金丝主要有：Al-5Ti-1B（5%Ti、1%Bwt）、Al-3Ti-1B(3%Ti、1%Bwt)和Al-5Ti-0.2B（5%Ti、0.2%Bwt）。现有产品的缺陷和不足如下：在铝合金中加入铝钛硼丝，有利和弊两面性。优点是：铝钛硼丝具有细化铝合金晶粒的作用，可提高铝合金产品的延展性、消除铸锭羽毛状晶、减少内部缺陷、改善表面质量，以及提高生产效率等。缺点是：Ti、B元素作为铝合金的外来杂质元素，增加了铝合金中的金属杂质含量。对于那些对Ti、B含量有限制的产品，包括对化合物TiAl3、TiB2有限制的产品，将起到负面作用。比如导电产品需要严格限制Ti的含量以防止导电率下降；而铝箔产品需要限制TiB2化合物的含量以减少轧制白条，以及轧制工艺中由于TiB2粒子大的团聚体而产生的轧制孔洞；过量Ti和B含量将严重影响铝合金制品的表面质量。因此，在实际应用中，为解决铝箔产品晶粒尺寸达标的问题而B元素不超标的问题，人们开发了一种低硼含量的铝钛硼中间合金Al-5Ti-0.2B；但是，该产品Al-5Ti-0.2B要达到理想的细化效果，使用量必须大大增加，并不能够达到理想的效果。总的来说，目前已经开发和市场上被广泛使用的产品Al-5Ti-1B、Al-3Ti-1B和Al-5Ti-0.2B等都不能够充分满足既有足够的晶粒细化效果，又能够保证产品质量不受Ti、B杂质元素对某些性能的破坏。另外，铝合金产品的再生利用正在日益增长，每一次循环利用的熔炼铸造过程都需要添加Ti、B细化元素进行细化处理，面临着细化元素Ti、B的累积增加，产生对铝制品质量的危害。
技术实现思路
基于此，有必要针对
技术介绍
中现有产品存在的不能同时满足有足够的晶粒细化效果、又能保证产品质量不受Ti和B杂质元素对某些性能的破坏的不足，提供一种既能够满足晶粒细化效果的要求、又能够满足铝合金对Ti、B金属杂质含量限制的要求、对铝合金产品的其它性能不造成破坏的高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷及其制造方法。一种高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷的制造方法，包括以下步骤：1）原材料准备：按重量份准备纯度≥99.7%的铝锭100份、氟钛酸钾15份、氟硼酸钾6份。2）将90份铝锭放在刚玉埚电阻炉内加热熔化，并升温至700～720℃，熔解后得到铝液，关闭加热电源。然后将15份氟钛酸钾和6份氟硼酸钾充分混合后，逐步加入熔解的铝液中同铝液进行反应，边搅拌边加入，并一边动态测量铝液的温度，通过调节加料速度，控制反应速度，使反应过程中铝液温度始终控制在700～750℃之间。3）当混合的氟钛酸钾和氟硼酸钾加入完毕后，继续机械搅拌，让其完全同铝液反应完毕，得到铝钛硼合金液，且铝钛硼合金液温度高于或等于700℃；反应完成后，刚玉埚电阻炉开始于700～750℃温度下保温铝钛硼合金液，并将铝钛硼合金液表面飘浮的副产物高温氟铝酸钾液体用铁瓢舀出。4）铝钛硼合金液的除气、除渣清洁处理：将99.99%纯度的氩气用钛管导入刚玉埚电阻炉的底部，通氩气精炼；在通氩气过程中，不断有反应残留物被氩气从铝钛硼合金液中带上来；通气完毕后，舀去表面浮渣。5）铝钛硼合金液的热速处理：除气、除渣清洁完成后，尽快将铝钛硼合金液在50～60分钟内温度升高至950～980℃，然后保温60分钟。6）铝钛硼合金液快速温降处理：将刚玉埚电阻炉断电停止保温，迅速将剩下的10份铝锭加入刚玉埚电阻炉内，边加入边搅拌，迅速将铝钛硼合金液降温至700～750℃。7）将步骤6）中降温后的铝钛硼合金液体从刚玉埚电阻炉连续倾倒入连铸连轧机结晶轮入口保温箱，开启制造机和连轧机进行铸造和轧制，获得Al-3Ti-0.5B中间合金线材。8）获得的Al-3Ti-0.5B中间合金线材按照标准要求的规格尺寸复绕成卷，断头的地方需要使用碰焊机焊接起来，并将接头打磨光亮后缠绕，即制成Al-3Ti-0.5B中间合金卷。在其中一个实施例中，步骤2）中，氟钛酸钾和氟硼酸钾同铝液进行的反应为放热反应，铝液的温度在加入混合的氟钛酸钾和氟硼酸钾开始反应后不断升高，通过调节加料速度，控制反应速度，从而控制温度上升和控制反应温度，使反应过程中铝液温度始终控制在700～750℃之间。在其中一个实施例中，步骤3）中，继续机械搅拌的时长为3～5分钟。在其中一个实施例中，步骤4）中，通氩气精炼的时长为5～10分钟。在其中一个实施例中，步骤6）中加入铝锭需在1～2分钟完成，降温需在18分钟完成。在其中一个实施例中，步骤7）中获得的Al-3Ti-0.5B中间合金线材的直径为9.5～10.05mm。一种高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷，以质量百分比计，含Ti0.28%～0.32%、B0.4%～0.6%。本专利技术优点及其有益效果本专利技术通过调整和降低铝钛硼合金中Ti和B的含量和比例，利用本专利技术专门设计的制造工艺，改变最终铝钛硼中间合金卷的内部组织结构和性能，提高细化效率。即降低中间合金细化剂中的Ti和B的含量，优化中间合金中化合物TiAl3、TiB2的比例，尺寸大小，分布均匀性，减少团聚来提高中间合金细化剂的形核效率。在使用量相同的情况下，优于现在使用的铝钛硼中间合金Al-5Ti-1B、Al-3Ti-1B和Al-5Ti-0.2B的细化效果。另外，在满足细化率的同时，能够大大减少产品中金属杂质Ti和B的增加量，解决Ti和B的增加导致产品的表面质量等其它性能降低的问题。1.在合金成分方面：本专利技术制得的铝钛硼丝为Al-3Ti-0.5B即重量比为Ti：B＝3:0.5。这种特殊的重量比配合本专利技术的工艺条件，既能够满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）原材料准备：按重量份准备纯度≥99.7%的铝锭100份、氟钛酸钾15份、氟硼酸钾6份；/n2）将90份铝锭放在刚玉埚电阻炉内加热熔化，并升温至700～720℃，熔解后得到铝液，关闭加热电源；/n然后将15份氟钛酸钾和6份氟硼酸钾充分混合后，逐步加入熔解的铝液中同铝液进行/n反应，边搅拌边加入，并一边动态测量铝液的温度，通过调节加料速度，控制反应速度，使反应过程中铝液温度始终控制在700～750℃之间；/n3）当混合的氟钛酸钾和氟硼酸钾加入完毕后，继续机械搅拌，让其完全同铝液反应完毕，得到铝钛硼合金液，且铝钛硼合金液温度高于或等于700℃；/n反应完成后，刚玉埚电阻炉开始于700～750℃温度下保温铝钛硼合金液，并将铝钛硼合金液表面飘浮的副产物高温氟铝酸钾液体用铁瓢舀出；/n4）铝钛硼合金液的除气、除渣清洁处理：将99.99%纯度的氩气用钛管导入刚玉埚电阻炉的底部，通氩气精炼；在通氩气过程中，不断有反应残留物被氩气从铝钛硼合金液中带上来；/n通气完毕后，舀去表面浮渣；/n5）铝钛硼合金液的热速处理：除气、除渣清洁完成后，尽快将铝钛硼合金液在50～60/n分钟内温度升高至950～980℃，然后保温60分钟；/n6）铝钛硼合金液快速温降处理：将刚玉埚电阻炉断电停止保温，迅速将剩下的10份铝/n锭加入刚玉埚电阻炉内 ，边加入边搅拌，迅速将铝钛硼合金液降温至700～750℃；/n7）将步骤6）中降温后的铝钛硼合金液体从刚玉埚电阻炉连续倾倒入连铸连轧机结晶轮入口保温箱，开启制造机和连轧机进行铸造和轧制，获得Al-3Ti-0.5B中间合金线材；/n8）获得的Al-3Ti-0.5B中间合金线材按照标准要求的规格尺寸复绕成卷，断头的地方需要使用碰焊机焊接起来，并将接头打磨光亮后缠绕，即制成Al-3Ti-0.5B中间合金卷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高效低Ti、B元素含量的Al-3Ti-0.5B中间合金卷的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）原材料准备：按重量份准备纯度≥99.7%的铝锭100份、氟钛酸钾15份、氟硼酸钾6份；
2）将90份铝锭放在刚玉埚电阻炉内加热熔化，并升温至700～720℃，熔解后得到铝液，关闭加热电源；
然后将15份氟钛酸钾和6份氟硼酸钾充分混合后，逐步加入熔解的铝液中同铝液进行
反应，边搅拌边加入，并一边动态测量铝液的温度，通过调节加料速度，控制反应速度，使反应过程中铝液温度始终控制在700～750℃之间；
3）当混合的氟钛酸钾和氟硼酸钾加入完毕后，继续机械搅拌，让其完全同铝液反应完毕，得到铝钛硼合金液，且铝钛硼合金液温度高于或等于700℃；
反应完成后，刚玉埚电阻炉开始于700～750℃温度下保温铝钛硼合金液，并将铝钛硼合金液表面飘浮的副产物高温氟铝酸钾液体用铁瓢舀出；
4）铝钛硼合金液的除气、除渣清洁处理：将99.99%纯度的氩气用钛管导入刚玉埚电阻炉的底部，通氩气精炼；在通氩气过程中，不断有反应残留物被氩气从铝钛硼合金液中带上来；
通气完毕后，舀去表面浮渣；
5）铝钛硼合金液的热速处理：除气、除渣清洁完成后，尽快将铝钛硼合金液在50～60
分钟内温度升高至950～980℃，然后保温60分钟；
6）铝钛硼合金液快速温降处理：将刚玉埚电阻炉断电停止保温，迅速将剩下的10份铝
锭加入刚玉埚电阻炉内，边加入边搅拌，迅速将铝钛硼合金液降温至700～750℃；
7）将步骤6）中降温后的铝钛硼合金液体从刚玉埚电阻炉连续倾倒入连铸连轧机结晶轮入口保温箱，开启制造机和连轧机进行铸造和轧制，获得Al-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇刚，
申请(专利权)人：湖南金联星特种材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43