Al-Ti-B-Sr-RE中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al‑Ti‑B‑Sr‑RE中间合金的制备方法和Al‑Ti‑B‑Sr‑RE中间合金。制备方法包括制得Al‑Si‑Mg系的铝熔液；在铝熔液合适的范围内时，分别向铝熔液中加入混合稀土、K

Al-ti-b-sr-re master alloy and its preparation

【技术实现步骤摘要】
Al-Ti-B-Sr-RE中间合金及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体而言，涉及一种Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备方法和Al-Ti-B-Sr-RE中间合金。
技术介绍
目前，现有的Al-Ti-B-Sr-RE中间合金制备工艺，通常采用使用纯铝或Al-5Ti-1B为熔体，加入Al-10Sr(或Al-20Sr)及Al-RE合金的方法生产，这样增加了繁琐的Al-Ti-B、Al-Sr和Al-RE合金的制备过程，且使企业生产成本增加和能耗投入加大。
技术实现思路
为了改善上述技术问题至少之一，本专利技术的一个目的在于提供一种Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种使用上述制备方法制成Al-Ti-B-Sr-RE中间合金。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的技术方案提供了一种Al-Ti-B-Sr-RE合金的制备方法，包括：制得Al-Si-Mg系的铝熔液；在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入混合稀土；在所述铝熔液的温度在780～850℃的范围内时，向所述铝熔液中加入K2TiF6和KBF4的混合物；在所述铝熔液的温度在800～900℃的范围内时，向所述铝熔液中加入金属锶饼；制得Al-Ti-B-Sr-RE合金熔液，将所述Al-Ti-B-Sr-RE合金熔液浇铸成型。具体而言，本专利技术所提供的Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备方法，首先在熔铝炉内将Al-Si-Mg系铝合金锭在一定温度下熔化，制得Al-Si-Mg系的铝熔液，然后将该铝熔液倒入中频感应炉内准备合金化。通过加入混合稀土、K2TiF6和KBF4的混合物、金属锶饼，对Al-Si-Mg系铝合金进行联合细化。其中，金属锶饼为包含元素锶(Sr)的饼状物。具体地，先用混合稀土配制合金液，再用配好的合金液为熔体和氟盐原位反应法制备Al-Ti-B-Sr-RE中间合金，以母体形式作为铝硅等合金的细化变质剂加入，变质细化效果好，且与现有其它生产中使用Al-5Ti-1B、Al-10Sr、Al-10RE合金等方法相比，省去了繁琐的Al-RE、Al-Ti-B和Al-Sr的预制备工序，简化了制备工艺，节约了能耗和降低了生产成本。最后将Al-Ti-B-Sr-RE合金熔液浇铸成合金棒或合金块，以方便使用。本专利技术所提供的制备方法工艺简单，便于操作，在Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备工艺中加入了Al-Ti-B合金熔液的制备工艺，因而不需要对Al-Ti-B合金进行重熔，节省了工艺流程，缩短了制备时间，同时减少二次熔炼的烧损和燃料消耗和污染排放。另外，本技术方案所制备的Al-Ti-B-Sr-RE合金中稀土元素能使α-Al相晶粒细化，粗大的树枝状的α-Al相变成了较小的玫瑰状或杆状，使Al-Ti-B-Sr-RE合金的变质作用无潜伏期。同时，由于稀土原子(RE)在铝液中极易填补合金相的缺陷，提高了晶粒的生产速度，同时还能在晶粒与熔液之间形成表面活性膜，阻止晶粒长大，合金中TiAl3、TiB2及Al4Sr相更加细化，且其分布弥散均匀，对铝硅合金系能够起到更好的细化变质效果。因此，该制备方法具有极高的经济价值和使用价值。值得一提的是，本专利技术所提供的制备方法以Al-Si-Mg系铝合金锭作为熔体，其中含有的Mg(镁)和Si(硅)元素可以起到增强合金机械性能的作用，作为对Al-Si合金的细化变质剂使用，可以提高制成的产品的结构强度、抗疲劳能力、耐磨性能等，使之更加适用于航空或汽车制造等领域。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的制备方法还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，所述Al-Si-Mg系铝合金熔液包括以下质量百分比的各组分：6.5％-7.5％Si，0-0.15％Fe，0.3％-0.45％Mg，0.08％-0.2％Ti。优选地，Al-Si-Mg系铝合金为铝合金牌号为中国牌号为ZL101，或美国牌号为A356的铝合金。无论是ZL101还是A356均具有较好的耐磨性和强度等物理性质。其中，变质及细化的A356铝合金的铸态组织为粗大片状共晶硅和α(Al)枝晶组织，力学性能及铸造性能较低。因此需要添加变质元素及晶粒细化元素，使共晶Si由粗大的片状转变为细小的纤维状，同时使α-Al枝晶得到细化。以A356为例，相对于相关技术中使用纯铝锭作为熔体的技术方案，本制备方法制成的Al-Ti-B-Sr-RE合金，在对Al-Si合金进行细化变质处理后，尤其是对A356进行细化变质处理，不仅可以使A356的强度和延伸率等力学性能得到大部分提升，还可以较大程度的维持A356中的Mg、Si等组分含量，可使A356进一步提高强度和延伸率等力学性能，从而扩大在车轮轮毂等各种汽车零部件生产应用的范围。在上述技术方案中，在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入混合稀土的步骤包括：将所述铝熔液的温度控制在710～730℃的范围内；控制所述混合稀土悬浮于所述铝熔液中进行熔化；等待所述混合稀土熔化后，加热使所述铝熔液的温度升高至800～880℃的范围，内并进行保温；对加入所述混合稀土的所述铝熔液进行搅拌。由于稀土元素RE的加入，抑制了TiAl3相的长大，使其尺寸明显减少，同时稀土元素RE本身也具有较好的细化作用，RE元素的添加使A356铝合金硅相变质细化的同时，也细化共晶α-Al。可以理解，通常当变质元素的原子半径与硅原子的原子半径比大于1.65时，会产生变质作用，而Sr(锶)、稀土元素中的Ce(铈)、La(镧)与Si(硅)的原子半径比大于1.65，均具有变质作用。通过将铝熔液的温度设置在合理的范围内，减少混合稀土的熔化时间，并且将混合稀土悬浮于铝熔液中进行熔化，以降低混合稀土在高温下的存在时间，从而降低烧损，以提高RE的实收率，降低生产成本。另外，在制备过程中，由于制备的温度较高，并与空气直接接触，因而有部分氧化夹杂物生成，而稀土元素的加入，通过搅拌，可以将残留在铝熔液中的氧化夹杂物去除，以提高铝熔液的洁净度。在上述任一技术方案中，在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入K2TiF6和KBF4的混合物的步骤包括：将所述铝熔液的温度控制在780～850℃的范围内；将物料K2TiF6、KBF4混合均匀，压制成块状物；将块状物加入到所述铝熔液中，反应30-60分钟；除去K2TiF6、KBF4与所述铝熔液反应生成的液体浮渣。首先，将K2TiF6和KBF4的粉末混合均匀，有利于K2TiF6和KBF4与铝合金熔液充分反应。其次，将块状物加入到铝合金熔液中，通过搅拌可使K2TiF6、KBF4扩散，并与铝熔液充分反应，其中反应时间可以为40分钟、50分钟，以化学反应完成为准。最后，通过除去反应生成的杂质从而得到干净的铝熔液。进一步地，通过在铝熔液中加入精炼剂进行精炼除气除渣。通过提高铝熔液的洁净度提高制成的Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的品质。在上述技术方案中，除去K2TiF6、KBF4与所述铝熔液反应生成的液体浮渣的步骤包括：搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备方法，其特征在于，包括：/n制得Al-Si-Mg系的铝熔液；/n在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入混合稀土；/n在所述铝熔液的温度在780～850℃的范围内时，向所述铝熔液中加入K

【技术特征摘要】
1.一种Al-Ti-B-Sr-RE中间合金的制备方法，其特征在于，包括：
制得Al-Si-Mg系的铝熔液；
在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入混合稀土；
在所述铝熔液的温度在780～850℃的范围内时，向所述铝熔液中加入K2TiF6和KBF4的混合物；
在所述铝熔液的温度在800～900℃的范围内时，向所述铝熔液中加入金属锶饼；
制得Al-Ti-B-Sr-RE合金熔液，将所述Al-Ti-B-Sr-RE合金熔液浇铸成型。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述Al-Si-Mg系的铝熔液包括以下质量百分比的各组分：6.5％-7.5％Si，0-0.15％Fe，0.3％-0.45％Mg，0.08％-0.2％Ti。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入混合稀土的步骤包括：
将所述铝熔液的温度控制在710～730℃的范围内；
控制所述混合稀土悬浮于所述铝熔液中进行熔化；
等待所述混合稀土熔化后，加热使所述铝熔液的温度升高至800～880℃的范围，内并进行保温；
对加入所述混合稀土的所述铝熔液进行搅拌。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述铝熔液的温度在710～730℃的范围内时，向所述铝熔液中加入K2TiF6和KBF4的混合物的步骤包括：
将所述铝熔液的温度控制在780～850℃的范围内；
将物料K2TiF6、KBF4混合均匀，压制成块状物；
将块状物加入到所述铝熔液中，反应30-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贞明，李宏，王长志，刘敏，关兴元，卢剑，
申请(专利权)人：浙江今飞凯达轮毂股份有限公司，浙江今飞汽摩配技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33