一种铝合金添加剂及其制备方法和应用技术

本申请提供一种铝合金添加剂及其制备方法和应用，铝合金添加剂的成分按照质量百分含量计包括：TiB25％

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金添加剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及金属材料领域，具体涉及一种铝合金添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铝合金具有流动性好、无热裂倾向、线收缩小、比重小以及耐蚀性好等优良性能，使得其广泛应用于汽车、航空、建筑、交通及电力等工业领域。随着铝合金在高新
的应用日益增多，对铝合金的组织和性能的要求也越来越高，如何获得最佳的铸态组织是控制变形组织及其性能的基础，也是关键步骤之一。晶粒尺寸和形态是铸态组织的重要特征，细小均匀的等轴晶是人们所希望看到的，想要获得这种组织，采取必要的晶粒细化手段必不可少。
[0003]目前，工业生产中通过向铝合金中添加铝合金晶粒细化剂细化晶粒，常用的铝合金晶粒细化剂为Al
‑
Ti
‑
B、Al
‑
Ti
‑
C及Al
‑
Ti
‑
B
‑
C等，但是细化性能有限在成本有限的情况下，无法满足更高性能要求的铸件质量。
[0004]另一方面，铝及铝合金中难免有一定量的杂质铁，这首先来源于原材料，其次是因熔炼和铸造过程中使用的坩埚等熔炼工具和铸型等多是铁质的，使铁带入到铝液中。例如，在铝硅镁合金中主要以铝硅铁金属间化合物形式存在,常见的有α
‑
Fe相和β
‑
Fe相两种，α
‑
Fe相的组织形貌为汉字状或骨骼状等，β
‑
铁相为针状(立体为片状)。研究表明，针状、片状形式存在的铁相，对合金力学性能有害，以汉字状(骨骼状)形式存在时其有害作用不明显。通常情况下，铁相更易以针状、片状铁相的形式出现，从而影响铝合金的力学性能。
[0005]目前，常用的铝合金细化剂对铝合金质量有较高要求，添加细化剂仅能起到细化晶粒的作用，对铝合金中杂质Fe的作用几乎没有，对铝合金性能提升有限。再者就是现有铝合金添加剂要么成本较高难以广泛应用，要么使用步骤和过程复杂，限制了其在生产上的应用。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本申请提供一种铝合金添加剂及其制备方法和应用。
[0007]本申请第一个方面为提供一种铝合金添加剂，其成分按照质量百分含量计包括：TiB25％
‑
25％，Mn 14％
‑
20％，杂质≤1％，其余为Al。
[0008]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB25％
‑
12％，所述TiB2与所述Mn的质量比为1:(1.4
‑
1.6)。
[0009]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB220％
‑
24％，所述TiB2与所述Mn的质量比为(1.23
‑
1.25)：1。
[0010]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB25％，所述TiB2与所述Mn的质量比为1：(3.5
‑
4)。
[0011]本申请第二个方面为提供一种铝合金添加剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0012]将TiB2/Al复合材料、纯Mn和纯Al加热至熔化，待所有原料溶清后保温静置，得到
合金熔体；
[0013]对所述合金熔体依次进行除杂、精炼及捞渣处理；
[0014]对捞渣处理后的合金熔体依次进行搅拌和浇铸处理，得到具有如下合金成分的铝合金添加剂，以质量百分含量计，TiB25％
‑
25％，Mn 14％
‑
20％，杂质≤1％，其余为Al。
[0015]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB2/Al复合材料中TiB2的质量百分比为20％
‑
30％。
[0016]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB2/Al复合材料的粒度直径为100nm
‑
2.0μm。
[0017]可选的，在本申请一些实施例中，所述加热的温度为900℃
‑
1100℃。
[0018]可选的，在本申请一些实施例中，铝合金添加剂的制备方法还包括：在所述加热之前：将TiB2/Al复合材料、纯Mn和纯Al进行烘干处理。
[0019]可选的，在本申请一些实施例中，所述除杂包括：向所述合金熔体中加入打渣剂，所述打渣剂的成分包括：氯化钠、氯化钾、氟硅酸钠和萤石。
[0020]可选的，在本申请一些实施例中，所述精炼包括：向除杂后的合金熔体中通入惰性气体，其中，转速为300转/分钟
‑
700转/分钟，精炼的时间为18分钟
‑
22分钟。
[0021]相应的，本申请第三个方面为提供上述的铝合金添加剂作为铝合金的熔炼添加剂的应用。
[0022]本申请第四个方面为提供一种铝合金，其含有上述的铝合金添加剂，所述铝合金添加剂的质量百分比为1％
‑
2％。
[0023]本申请具有以下一种或多种有益效果：
[0024]本申请，首次将晶种材料TiB2颗粒、Mn元素和Al元素组合形成用以细化、强化铝合金铸态组织的添加剂，在铝合金的熔炼过程中该添加剂可直接添加于铝液中，针对不同铝合金体系，调整TiB2与Mn的质量比，实现“合金化
‑
细化
‑
强化”一次添加，改善了现有添加剂的添加过程复杂的问题。晶种材料TiB2在凝固过程中可以作为异质形核核心有效细化α
‑
Al晶粒，同时亚微米级的TiB2颗粒弥散分布在Al基体中，可以起到弥散强化作用以提高铝合金的强度；Mn元素可以改善铝合金中影响力学性能Fe相形貌，消除杂质Fe在铸造铝合金中的有害作用。
[0025]本申请的添加剂，作为铝硅镁合金的熔炼添加剂时，使铸态Al7SiMg铝合金中共晶硅形态由粗大的片状或针状转变为细小的球状或棒状，同时细化了α
‑
Al晶粒尺寸，有效地细化、强化了Al7SiMg铝合金铸态组织，并且改善Al7SiMg铝合金中Fe形貌，提高Al7SiMg铝合金的使用性能，扩展其应用范围。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本申请提供的铝合金添加剂的铸态金相图；
[0028]图2是本申请提供的铝合金添加剂的铸态金相图；
[0029]图3是本申请提供的添加铝合金添加剂后的Al7SiMg铝合金的铸态金相图；
[0030]图4是本申请提供的添加铝合金添加剂后的Al7SiMg铝合金的铸态金相图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金添加剂，其特征在于，其成分按照质量百分含量计包括：TiB25％
‑
25％，Mn 14％
‑
20％，杂质≤1％，其余为Al。2.根据权利要求1所述的铝合金添加剂，其特征在于，所述TiB25％
‑
12％，所述TiB2与所述Mn的质量比为1:(1.4
‑
1.6)。3.根据权利要求1所述的铝合金添加剂，其特征在于，所述TiB220％
‑
24％，所述TiB2与所述Mn的质量比为(1.23
‑
1.25)：1。4.根据权利要求1所述的铝合金添加剂，其特征在于，所述TiB25％，所述TiB2与所述Mn的质量比为1：(3.5
‑
4)。5.一种铝合金添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将TiB2/Al复合材料、纯Mn和纯Al加热至熔化，待所有原料溶清后保温静置，得到合金熔体；对所述合金熔体依次进行除杂、精炼及捞渣处理；对捞渣处理后的合金熔体依次进行搅拌和浇铸处理，得到具有如下合金成分的铝合金添加剂，以质量百分含量计，TiB25％
‑
25％，Mn 14％
‑
20％，杂质≤1％，其余为Al。6.根据权利要求5所述的铝合金添加剂的制备方法，其特征在于，所述TiB2/Al复合材料中TiB2的质量百分比为20％

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉光，史国栋，王璞光，
申请(专利权)人：大连科天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：