用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法及铝铌硼中间合金及铝铌硼铸锭及铝铌硼合金索绳技术

本发明专利技术公开了用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，包括如下步骤：准备工业纯铝锭、铝铌合金和铝硼合金；将工业纯铝锭熔化，并于1150‑1250℃温度加入铝铌合金；将所得溶液控制在920‑1250℃，并加入铝硼合金；将所得溶液除沫、清渣；再将溶液转至浇铸炉，精炼除气以制备铝铌硼中间合金。该方法简单可行，产品的杂质元素含量极低，避免了铸造工艺中腐蚀性KBF

【技术实现步骤摘要】
用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法及铝铌硼中间合金及铝铌硼铸锭及铝铌硼合金索绳
本专利技术涉及中间合金
，具体涉及一种用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法及铝铌硼中间合金及铝铌硼铸锭及铝铌硼合金索绳。
技术介绍
在金属合金领域，细化其合金晶粒有能有效提升其合金性能，包括材料的强度和塑韧性，减小热裂倾向并有效抑制疏松，是提升合金综合力学性能最有效的方法之一。当前，细化合金晶粒的主要手段是通过向合金中添加“晶粒细化剂”，所述晶粒细化剂被认为是促进金属合金晶体优化的中间物质。随着汽车轻量化的不断发展和国家节能减排战略的逐步实施，以铝及其合金为代表的轻质合金的应用日益广泛。现有代表性的细化剂为钛基(titanium-based)晶粒细化剂，即铝钛硼细化剂，然而该细化剂中的钛元素会与硅含量高的铝硅系铸造合金中的硅反应生成TiSi相和TiSi2相，进而削弱了TiB2粒子的形成，弱化了细化效果，产生毒化作用，进而限制了其应用。布鲁内尔大学等使用纯铌制备一种铝铌硼细化金属合金，但其成本偏高；申请号为2017100434606的申请公开了一种铝铌硼中间合金细化剂，其中硼含量为1-5％，然而，该细化剂的铝铌中间合金有明显的烧损，杂质多、内部清洁度差，且B化物对后期的铝合金制品有明显的毒害作用，对铸件的改善仍有缺失。CN103370429B公开了一种细化金属合金的方法，向所述待细化铝合金中添加足够的铌和硼以形成二硼化铌或Al3Nb或两者或(b)向所述合金中添加二硼化铌。其铌和硼加入形式为纯金属铌以及纯硼，或者二硼化铌，或者Al3Nb，二硼化铌的量不超过所述合金的10重量％，至少0.001重量％，母合金的通式是Al-x重量％Nb-y重量％B，其中x范围是0.05-10，y的范围是0.01-5。CN105992833A公开了一种用于高压压铸的高强度铸铝合金，该铸铝合金中含有Cr、Nb和Sc的其它晶粒细化元素，未要求如何将上述元素加入到所述合金中。CN106498201A公开了一种Al－Nb－Cr－B晶粒细化剂及其制备方法，应用纯铌、纯铬、氟硼酸钾及工业纯铝来制备所述的四元细化剂，含铌量1.00-6.00％，含铌硼量0.5-1.0％。由于单质形式的Nb不易大批量工业制备且价格昂贵，不适合批量生产，制备晶粒细化步骤：电阻炉升温900-1200℃熔化工业纯铝，利用石墨钟罩将纯铌、纯铬、和氟硼酸钾混合分体压入铝熔体，引入超声波震荡熔体上部，熔体自然冷却至700-720℃时，浇铸成锭状Al－Nb－Cr－B晶粒细化剂。CN106591637A公开了一种铝-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％；原材料包括铝锭、金属铌、氟硼酸钾、六氯乙烷等，其中铝锭纯度≥99.9％；铌硼比Nb/B＝3和Nb/B＝5；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，使用占总质量2-3％wt的六氯乙烷精炼除气。保温达到一定时间后浇注成锭或制成线材。CN201380043494.5公开了一种用于晶粒细化的Al-Nb-B母合金，所述方法包括提供Al-B合金并且添加单质形式的Nb以形成Al-Nb-B母合金。由于单质形式的Nb不易大批量工业制备且价格昂贵，不适合批量生产。CN105274413A公开了一种Nb-Si-Ti-B-Al-Cr复合材料及其制备方法，所述方法包括将硅粉、钛粉、硼粉、铝粉、铬粉和铌粉混合制备6元复合材料。Si6％～20％，Ti3％～25％，B1％～10％，Al3％～15％，Cr2％～10％，余量为Nb和不可避免的杂质。此复合材料为钼合金，不同于工业细化剂，且均使用单质铌金属作为原料。CN105506331A公开了一种Mo-Si-B-Ti-Zr-Al-Nb复合材料及其制备方法，约束了成分配比，以下摩尔百分比的物质组成：Si5％～15％，B5％～15％，Ti10％～30％，Zr3％～7％，Al2％～8％，Nb6％～14％，余量为Mo。此复合材料为钼合金，不同于工业细化剂，且均使用单质铌金属作为原料。CN103700482公开了一种高频电子变压器用Fe-Si-B-Cu-Nb-Al-Ni低成本纳米晶磁芯的制备方法，所述为铁基材料，铁为铝合金的杂质元素，不同于工业细化剂，CN201810367998.7公开了一种Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末的制备方法及应用，所述方法不含硼。CN1428446公开了一种真空感应熔炼Ti-Al-Nb-B合金的工艺,所述方法包括工业纯Al、纯Nb、Al-B作为原料。原子比为Ti∶Al∶Nb∶B＝45∶46∶8∶1。纯Nb不适合工业批量生产。CN201711274094.1公开了一种原位内生纳米NbB2陶铝复合材料的制备方法，所述方法采用硼粉作为为原料。铌粉含量为8.11～32.45wt.％；硼粉含量为1.89～11.03wt.％。是一种二元细化剂。CN201711273929.1公开了一种新型含有微量纳米NbB2颗粒铝合金焊丝线材，所述方法包括(1)纳米NbB2/Al中间合金的制备；(2)含有纳米NbB2颗粒铝合金铸锭的制备；(3)铸锭均匀化处理；(4)含有纳米NbB2颗粒铝合金热挤压塑性成型；(5)铝合金焊丝线材拉拔成型。制备工艺：硼粉活化预处理-铝粉、硼粉、铌粉、铜粉混合配比压坯成型。CN201511030612.6公开了一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE晶粒细化剂及其制备方法，其特征在于：该AlNbBRE晶粒细化剂的成分为Al-xNb-yB-zRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al。制备工艺：铝块至电阻炉坩埚熔化-用钟罩将已称量好的B原料及Nb原料压入铝液-加入Al-RE原料-加入精炼剂精炼-溶液扒渣-浇铸成型。CN201811078966.1公开了一种用于晶粒细化的铝铌硼合金杆的制备方法，所述方法原料采用氟硼酸钾作为B源材料，分别称量铝块、铌粉和氟硼酸钾；配比：2.5～3.5wt.％的Nb、0.2～0.5wt.％的B，余量为Al。过程：铝块加热熔化并在800～900℃保温至少30分钟、以Al箔包裹的形式加入均匀混合的铌粉和氟硼酸钾，在800～900℃保温60～120分钟，期间每隔不超过15min搅拌。完成预热处理的Al-Nb-B合金锭取出，将Al-Nb-B合金铸锭进行热挤压成型为铝铌硼合金杆。CN201810920166.3公开一种铝铌硼中间合金、其制备方法及其应用，所述方法中铌(Nb)2.0-3.5％、硼(B)0.1-0.99％和余量的铝，1)根据目标产物中元素的含量计算所需铝锭、铝铌合金和氟硼酸钾的质量配比；2)电炉熔炼、除渣除气3)进行连铸连轧，即得铝铌硼中间合金。综上所述方法还存在以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(a)准备工业纯铝锭、铝铌合金和铝硼合金；/n(b)将所述工业纯铝锭熔化，并于1150-1250℃温度范围内向其中加入所述铝铌合金；/n(c)将步骤(b)所得的溶液温度控制在920-1250℃范围内，并向其中加入所述铝硼合金；/n(d)将步骤(c)所得的溶液除沫、清渣；/n(e)清渣结束后，将溶液转至浇铸炉，精炼除气以制备铝铌硼中间合金。/n

【技术特征摘要】
1.用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)准备工业纯铝锭、铝铌合金和铝硼合金；
(b)将所述工业纯铝锭熔化，并于1150-1250℃温度范围内向其中加入所述铝铌合金；
(c)将步骤(b)所得的溶液温度控制在920-1250℃范围内，并向其中加入所述铝硼合金；
(d)将步骤(c)所得的溶液除沫、清渣；
(e)清渣结束后，将溶液转至浇铸炉，精炼除气以制备铝铌硼中间合金。


2.根据权利要求1所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(e)后还包括如下步骤：
(f)铸造铝铌硼铸锭,所述铝铌硼铸锭作为晶粒细化剂可加入到铸造铝合金液中。


3.根据权利要求2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(f)后还包括如下步骤：
(g)对所述铝铌硼铸锭进行冷挤压，制出铝铌硼丝，对铝铌硼丝进行缠绕形成铝铌硼合金索绳，所述铝铌硼合金索绳作为晶粒细化剂可加入到铸造铝合金液中。


4.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(a)中，根据目标产物铝铌硼中间合金中各组分的质量百分含量“铌含量为3％-5％、硼含量为0.3％-0.5％、余量为铝”以及“铝铌合金中已知的铝铌含量比、铝硼合金中已知的铝硼含量比”准备所需的所述工业纯铝锭、所述铝铌合金和所述铝硼合金的量。


5.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述工业纯铝锭的纯度不小于99.7％wt。


6.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(b)中，铝铌合金的加入时间≤5min，且加入过程中持续进行搅拌。


7.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(c)中，铝硼合金的加入时间≤5min，且加入过程中持续进行搅拌。


8.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(c)和步骤(d)之间还包括如下操作：
向经过步骤(c)的溶液中加入铝锭，可用于调整目标产物铝铌硼中间合金中各组分的含量。


9.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(e)中，清渣结束后转炉至浇铸炉，温度到800℃时开始精炼除气，精炼时间为10-30分钟，除气所采用的惰性保护气体的压力为0.1-0.3Mpa。


10.根据权利要求1或2所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(b)中，于电磁感应炉内熔化所述工业纯铝锭。


11.根据权利要求4所述的用于晶粒细化的铝铌硼中间合金制备方法，其特征在于，步骤(a)中，根据目标产物铝铌硼中间合金中各组分的质量百分含量“铌含量为4％、硼含量为0.3％-0.4％...

【专利技术属性】
技术研发人员：路洪洲，郭爱民，徐金荣，王文军，郭俊杰，崔天成，
申请(专利权)人：中信金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11