痕量钪与Al-Ti-B协同增强细化铝合金晶粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种痕量钪与Al

【技术实现步骤摘要】
痕量钪与Al
‑
Ti
‑
B协同增强细化铝合金晶粒的方法


[0001]本专利技术涉及铝合金熔炼
，具体涉及一种痕量钪与Al
‑
Ti
‑
B协同增强细化铝合金晶粒的方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。按合金成分划分，铝合金主要包括八个系列，如1xxx系、2xxx系铝合金
……
8xxx系铝合金。
[0003]细化合金晶粒能显著提高铝合金材料的各项性能，在铝熔体中加入晶粒细化剂，可以有效细化铸锭内部晶粒，确保其获得良好的强度和塑性。约75%的铝及铝合金在熔炼时需要添加晶粒细化剂获得稳定的性能。因此，铝材性能的提高或改善在很大程度上都依赖于铝制品用晶粒细化剂的效果。
[0004]20世纪40年代至50年代所用的晶粒细化剂主要是Ti、B等元素的盐熔剂与盐块剂，此类细化剂的细化效果差，容易受环境影响，不好储存且经常对工业生产中的生产工具造成腐蚀；从20世纪60年代开始，细化剂的研究主要集中在多组分中间合金上，比如Al
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Ti块，Al
‑
Ti块相比于前一代细化剂较环保，也较容易存放，但其稳定性较差，时间因素对于最终的细化效果影响较大；20世纪70年代至80年代在Al
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Ti块基础上，又加入了B元素制备出了Al
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Ti
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B中间合金；20世纪90年代至今则是在研究利用Al
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Ti
‑
C、Al
‑
Ti
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C
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B、Al
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Ti
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B
‑
RE、Al
‑
Nb
‑
B等新成分的细化剂来满足不同合金铸锭细化的需求。但截止目前为止，Al
‑
Ti
‑
B晶粒细化剂因更容易实现工业化大批量生产，仍是目前市场首选，75%以上的铝材生产商选择使用的仍然是A1
‑
Ti
‑
B细化剂。
[0005]现有国产的一些Al
‑
Ti
‑
B细化剂因为B含量低、TiB2团聚严重、夹杂物含量高等问题，细化效果和稳定性等方面仍然是差强人意；而国外进口的Al
‑
Ti
‑
B细化剂细化效果虽然有所提升，但仍达不到令人满意的程度，且价格昂贵。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种增强细化铝合金晶粒的方法，以适宜痕量的Sc配合Al
‑
Ti
‑
B细化剂配合添加于铝熔体中，能显著增强合金晶粒细化的作用效果，且其细化效果明显优于两者单独添加，起到了优异的协同增强细化合金晶粒的效果。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种增强细化铝合金晶粒的方法，在铝合金熔炼过程中，于Al
‑
Ti
‑
B细化剂加入前或加入后投放痕量的Sc，且使Sc在合金熔体中的含量达至0.0005～0.01 wt.%。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述Sc以Al
‑
2Sc中间合金的方式投放。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述Al
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Ti
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B细化剂为Al
‑
5Ti
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B、Al
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5Ti
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0.2B、Al
‑
3Ti
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B中的至少一种。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述铝合金为工业纯铝、1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金、6xxx系铝合金或7xxx系铝合金。
[0012]在本公开的一些实施例中，增强细化铝合金晶粒包括如下具体步骤：（1）将目标铝合金加热熔化并拔渣后再保温25～35mins；（2）向保温结束后的铝合金熔体内加入Al
‑
2Sc中间合金，待其充分熔化后搅拌均匀；（3）再向铝合金熔体中加入Al
‑
Ti
‑
B细化剂，其用量为熔体总质量的0.2％～0.4%，待其充分熔化后搅拌均匀，经除气、拔渣并静置8～12mins后浇铸，即成。
[0013]在本公开的一些实施例中，增强细化铝合金晶粒具体包括如下步骤：（1）将目标铝合金加热熔化并拔渣后再保温25～35mins；（2）向保温结束后的铝合金熔体内加入Al
‑
Ti
‑
B细化剂，其用量为熔体总质量的0.2％～0.4%，待其充分熔化后搅拌均匀；（3）再向铝合金熔体中加入Al
‑
2Sc中间合金，待其充分熔化后搅拌均匀，经除气、拔渣并静置8～12mins后浇铸，即成。
[0014]在本公开的一些实施例中，以石墨或者粘土坩埚容器对所述铝合金进行加热熔化。
[0015]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（2）、（3）中，以石墨搅拌棒进行搅拌。
[0016]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：1. 在铝合金熔炼过程中，在加入Al
‑
Ti
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B细化剂的前期或后期投放极少量的Al
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2Sc中间合金能显著提升细化效果，其主要作用机理在于：Ti、B、Sc三种元素在铝熔体中形成特别的存在状态与结合方式，其大部分的Sc可能会参与其他金属间化合物的沉淀，如Al3Ti、TiB2的形核，也会在铝熔体中形成新的金属间化合物，如Al3(Sc1
‑
x,Tix)、(Ti,Sc)B2粒子等；另一方面，Sc的加入也会抑制TiB2粒子的团聚粗化，同时减缓了TiB2颗粒的沉降，这些因素都会显著影响到 的凝固过程，从而达到进一步增强晶粒细化效果的作用。
[0017]2. 铝合金晶粒细化工艺简单，操作方便，不需要大幅的改变原有生产工艺与加工设备即可实施。
[0018]3. 由于Sc的添加量极少，生产成本可控，而晶粒细化提升效果则极为显著。
附图说明
[0019]图1为本申请一实施例的痕量钪与Al
‑
Ti
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B协同增强细化铝合金铸锭的工艺流程。
[0020]图2为本申请一实施例中的铝合金铸锭宏观金相图像；图中，由左至右、由上至下依次为1
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至8
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实验样品。
[0021]图3为本申请一实施例中的铝合金铸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强细化铝合金晶粒的方法，其特征在于，在铝合金熔炼过程中，于Al
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Ti
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B细化剂加入前或加入后投放痕量的Sc，且使Sc在合金熔体中的含量达至0.0005～0.01 wt.%。2.根据权利要求1所述的增强细化铝合金晶粒的方法，其特征在于，所述Sc以Al
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2Sc中间合金的形态投放。3.根据权利要求1所述的增强细化铝合金晶粒的方法，其特征在于，所述Al
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Ti
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B细化剂为Al
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5Ti
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B、Al
‑
5Ti
‑
0.2B、Al
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3Ti
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B中的至少一种。4.根据权利要求1所述的增强细化铝合金晶粒的方法，其特征在于，所述铝合金为工业纯铝、1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金、6xxx系铝合金或7xxx系铝合金。5.根据权利要求1所述的增强细化铝合金晶粒的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）将目标铝合金加热熔化并拔渣后再保...

【专利技术属性】
技术研发人员：史运嘉，甘煜华，李梦佳，张国鹏，蔡彬，刘忠侠，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：