【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料的制造，具体涉及一种al-ti-c-sr晶粒细化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球汽车保有量的不断攀升，汽车轻量化所能带来的节能降耗效果已经日益深入人心，尤其是新能源汽车的发展，对轻量化有更高的期待，铝合金材料已被行业内公认为汽车轻量化最有前途的金属材料。铝合金具有密度小、质量轻、耐腐蚀、加工成形性好及可重复回收利用等特点。在达到同样力学性能指标情况下，与传统钢铁材料相比使用质量能减少60％；在承受同样冲击情况下，铝合金板比钢板多吸收50％的冲击能量。基于上述良好特性，铝合金材料在汽车中得到了广泛应用，已经从最初的发动机缸体、变速器壳体和轮毂等扩展到了车体的各个重要零部件中。1976年美国生产的汽车产品每车用铝合金仅39kg，1982年达到62kg，而1998年则达到了100kg。当前发达国家汽车上铝材的使用已达138kg，铝化率达12％，而我国汽车上铝材的使用与国外差距很大，平均用铝量仅为60kg，铝化率不到5％。
2、然而，由于铝合金力学性能较差，限制了其工业化应用。通过添加铝钛碳合金晶粒细化剂，提高其力学性能的方法已经成为研究的热点。晶粒细化是提高铝及其合金的力学性能、减少偏析、提高铸件的致密性的重要方法之一。
3、研究表明，铝钛碳中间合金的晶粒细化效果主要受tic影响，其尺寸越小，对铝合金的晶粒细化效果越好。近年来，针对铝钛碳中间合金的制备方式，众多研究者采用了多种方法。专利cn109055792a(一种制备al-ti-c中间合金的方法)中采用氟钛酸钾和石墨粉在高温铝中
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种可细化tic颗粒的al-ti-c-sr晶粒细化剂及其制备方法，本专利技术以氟钛酸钾、镀铜石墨粉、氯化钠和锶粉为主要原材料，将其压制成块体并预热，然后在放电等离子烧结炉中烧结制成预制体，在高温井式炉中将预制体加入至熔融铝中采用原位反应法制备出最终产品，该过程中施加超声搅拌，增强溶质分布的均匀性，最终获得了具有较好细化效果的al-ti-c-sr晶粒细化剂。该制备方法具有制备设备简单、工艺流程短、制备效率高等优点，所制备的al-ti-c-sr晶粒细化剂具有更好的晶粒细化效果。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方法，包括以下步骤
4、(1)将石墨粉加入乙醇中，用超声波搅拌10min，得到混合液；在混合液中加入吐温60，cu(no3)2·3h2o和c6h12o6·h2o，搅拌2小时，然后将其烘干，清洗，再次烘干后获得镀铜石墨粉。
5、(2)将al粉、k2tif6、nacl、镀铜石墨粉和sr粉加入至分散剂中，首先进行机械搅拌，然后进行超声分散后得到混合物；(al粉、镀铜石墨粉和sr粉属于预制体，al粉可以在等离子烧结炉中，与镀铜石墨粉提前进行烧结结合，与sr粉也可以进行烧结结合，属于预结合，最后在步骤5中分散更好；sr其实属于稀土元素，有利于步骤5中的化学生成tic，并且，sr也具有一定的晶粒细化剂的作用，可以更好发挥晶粒细化剂的作用)
6、(3)对混合物进行烘干后得到混合粉末，将混合粉末压制成块体；然后进行预热得到预热样品；
7、(4)将预热样品放入放电等离子烧结炉中进行烧结，得到预制体；放电等离子烧结的目的是为了预先混合各个物质，特别是让al粉能够与镀铜石墨粉之间形成扩散烧结的效果，使其在后续反应中能够更好的进行反应。
8、(5)将纯铝块加热到一定温度使其熔化得到熔融铝，将步骤(4)中的预制体加入至熔融铝中，进行机械搅拌和超声波搅拌使其混合均匀，保温30min后捞出表面浮渣后倒入模具中成型得到al-ti-c-sr晶粒细化剂；
9、作为优选的技术方案，步骤(2)中分散剂为乙醇；al粉、k2tif6、nacl、镀铜石墨粉和sr粉的质量比为40-50：20-30：10-15：5-10：2-3。
10、作为优选的技术方案，步骤(3)中压制的压力为50-200mpa，比如可以为50mpa、100mpa或200mpa等。
11、作为优选的技术方案，步骤(4)中放电等离子烧结炉内的温度为800℃-1000℃，压力为12-18mpa，烧结时间为2min。烧结过程中需严格控制放电等离子烧结炉内的压力值，当压力过小时会导致烧结不充分，当压力过大时则会导致产生过烧结的问题。
12、作为优选的技术方案，步骤(5)中熔体温度为1000-1200℃，所述模具的材质为铁或铜。
13、作为优选的技术方案，步骤(5)中，所述超声波搅拌，功率为500w，搅拌时间为5-20min。
14、本专利技术的第二个目的是提供上述所述的制备方法制得的铝钛碳合金晶粒细化剂，所述铝钛碳合金晶粒细化剂包括al和tic颗粒，所述tic颗粒的尺寸在10-100nm。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
16、(1)本专利技术为了增加石墨与铝之间的反应性能，一方面，通过使用镀铜石墨粉以增强石墨与al间的润湿性，提高石墨与al之间的结合性能；原理在于石墨粉是非金属材料，与金属之间的润湿性不好，石墨表面镀铜之后，通过中间体铜与al结合更好，这样间接增强了石墨与al之间的结合；另一方面，通过增加放电等离子烧结炉烧结工序，并在混合粉末中预先加入al粉，使镀铜石墨粉与al之间形成扩散烧结的效果，使其在后续反应中能够更好的进行反应，通过提高熔体反应的效率。
17、(2)本专利技术配制的混合粉末中含有al粉、k2tif6、nacl、镀铜石墨粉和sr粉，材料易得且价格便宜。在后续反应中当预制体加入至熔融铝中时，k2tif6分解生成ti元素进入al中，镀铜石墨粉也进入al中，在高温的熔融铝环境中ti和石墨生成了tic，镀铜石墨能够让石墨更好的进入到al中；sr粉此时加入是为了提高此过程的生成效果；cu和sr都会残留在最终的晶粒细化剂中，不过含量很少，cu与al反应生成al2cu中间化合物，对材料硬度和强度的提升都较好；sr属于稀土元素，可以细化晶粒，提高材料的强度和硬度同时也对材料的性能具有提升作用。
18、(3)本专利技术通过机械搅拌和超声波搅拌两种混合方式对混合料进行混合处理，能够避免tic颗粒在al熔体中团聚；本专利技术中超声波搅拌能够促进tic的生成效率和降低其尺寸，对细化剂效果具有明显的提升作用。
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1.一种Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述镀铜石墨粉通过以下方法制备获得：将石墨粉分散至乙醇中得到混合液，然后向混合液中加入吐温60、铜盐和C6H12O6·H2O，充分搅拌后进行烘干，清洗后再次进行烘干即获得镀铜石墨粉。
3.根据权利要求2所述的Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙醇；所述铜盐为硝酸铜。
4.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述Al粉、K2TiF6、NaCl、镀铜石墨粉和Sr粉的质量比为40-50：20-30：10-15：5-10：2-3。
5.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为50-200MPa。
6.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-Sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结炉内的温度为800℃-1000℃，压力为12-18MPa。
<...【技术特征摘要】
1.一种al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述镀铜石墨粉通过以下方法制备获得：将石墨粉分散至乙醇中得到混合液，然后向混合液中加入吐温60、铜盐和c6h12o6·h2o，充分搅拌后进行烘干，清洗后再次进行烘干即获得镀铜石墨粉。
3.根据权利要求2所述的al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙醇；所述铜盐为硝酸铜。
4.根据权利要求1所述的al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方法，其特征在于，所述al粉、k2tif6、nacl、镀铜石墨粉和sr粉的质量比为40-50：20-30：10-15：5-10：2-3。
5.根据权利要求1所述的al-ti-c-sr晶粒细化剂的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：高文娟，李聪敏，李飞杨，何鸿斌，
申请(专利权)人：合肥波林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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