本发明专利技术属于镁及镁合金加工技术领域，公开了一种铝-锆-钛-碳（Al-Zr-Ti-C）中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用，所述铝-锆-钛-碳中间合金以重量百分比计的化学成分为：0.01%至10%的Zr、0.01%至10%的Ti、0.01%至0.3%的C，余量为Al；所述变形加工为塑性成型方法；所述应用为使镁或镁合金晶粒细化。进一步公开了这种铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金连铸连轧生产中的使用方法。本发明专利技术提出了一种铝-锆-钛-碳（Al-Zr-Ti-C）中间合金在镁及镁合金塑性变形加工中用作晶粒细化剂的应用途径和方法，这种铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金中的形核能力强，晶粒细化效果好；可实现镁及镁合金变形材料的连续、规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铝基中间合金在金属加工中的应用，尤其是一种铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用。
技术介绍
镁及镁合金的工业应用始于20世纪30年代，由于镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、 机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点，使镁及镁合金特别是变形镁合金在交通工具、工程结构材料和电子领域等中的应用潜力非常巨大。变形镁合金是指可用挤压、轧制、 锻造等塑性成型方法加工成形的镁合金。然而，由于受到材料制备、加工技术、抗腐蚀性能以及价格等因素制约，镁合金尤其是变形镁合金的应用量远远落后于钢铁和铝合金，在金属材料领域里还没有任何一种材料像镁那样，其发展潜力和实际应用现状之间存在如此大的差异。镁与铁、铜、铝等常用的金属不同，镁合金是密排六方晶体结构，室温下只有3个独立的滑移系，合金的塑性变形能力较差，其晶粒大小对力学性能影响十分显著。镁合金结晶温度范围较宽，热导率较低，体收缩较大，晶粒粗化倾向严重，凝固过程中易产生缩松、热裂等缺陷；细小的晶粒有助于减少缩松、减小第二相的大小和改善铸造缺陷；镁合金晶粒细化能缩短晶间相固溶所需的扩散距离，提高热处理效率；另外，细小的晶粒还有助于改善镁合金的耐腐蚀性能和加工性能。应用晶粒细化剂对镁合金熔体进行细化处理是提高镁合金综合性能和改善镁合金成形性能的重要手段，通过细化晶粒不仅可以提高镁合金材料的强度，还可以大大改善其塑性和韧性，使镁合金材料的塑性加工大规模化、低成本产业化成为可能。对纯镁晶粒有明显细化效果的元素是^ ，这是1937年发现的。有研究表明ττ能有效抑制镁合金晶粒的生长，从而细化晶粒。^ 可以在纯Mg、Mg-ai系和Mg-RE系中使用； 但是ττ在液态镁中的溶解度很小，发生包晶反应时镁液中仅能溶解0. 6wt%Zr,而且rLr与 Al、Mn会形成稳定的化合物而沉淀，不能起到细化晶粒的效果，因此，在Mg-Al系和Mg-Mn系合金中不能加入&。Mg-Al系合金是目前最流行的商用镁合金，Mg-Al系合金铸态晶粒比较粗大，有时甚至呈粗大的柱状晶和扇状晶，这使得铸锭变形加工困难、易开裂、成材率低、力学性能低下，且塑性变形时速率很低，严重影响了工业化生产。因此要实现规模化生产，必须首先解决镁合金铸态晶粒细化的问题。Mg-Al系合金的晶粒细化方法主要有过热法、添加稀土元素法和碳质孕育法等。过热法虽有一定效果，但熔体氧化更严重。添加稀土元素法， 其效果既不稳定也不理想。而碳质孕育法原料来源广泛，操作温度较低，已成为Mg-Al系合金最主要的晶粒细化方法，传统的碳质孕育法采用添加MgCO3或C2Cl6等，其原理是在熔体中形成大量弥散的Al4C3质点，而Al4C3是镁合金较好的非均质晶核，因而大量弥散的Al4C3 晶核使镁合金晶粒细化。但是这种细化剂加入时熔体易沸腾，因此生产上也很少采用。总之，与铝合金工业相比，镁合金工业目前尚未发现通用的晶粒中间合金，各种晶粒细化方法的使用范围还取决于合金系或合金成分。因此，专利技术一种镁及镁合金凝固时可通用且能有效细化铸态晶粒的晶粒细化剂及在连续生产中应用它的方法，是当前实现镁合金产业化的关键之一。
技术实现思路
为了解决上述现有存在的问题，提供了一种铝-锆-钛-碳(AUr-Ti-C)中间合金在镁及镁合金变形加工中的晶粒细化用途。本专利技术所采用的技术方案是一种铝-错-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用，所述铝-锆-钛-碳(AHr-Ti-C)中间合金以重量百分比计的化学成分为 0. 01%至10%的Zr、0. 01%至10%的Ti、0. 01%至0. 3%的C，余量为Al ；所述变形加工为塑性成型方法；所述应用为使镁或镁合金晶粒细化。优选的，所述铝-错-钛-碳(AHr-Ti-C)中间合金以重量百分比计的化学成分为0. 1%至10%的Zr、0. 1%至10%的Ti、0. 01%至0. 3%的C，余量为Al。更优选的化学成分为1%至5%的Zr、1%至5%的Ti、0. 1%至0. 3%的C，余量为Al。优选的，所述铝-锆-钛-碳(AUr-Ti-C)中间合金中杂质含量以重量百分比计为Je不大于0. 5%、Si不大于0. 3%、Cu不大于0. 2%、Cr不大于0. 2%，其他单个杂质元素不大于0. 2%ο优选的，所述塑性成型方法采用挤压、轧制、锻造或者它们的结合。所述塑性成型方法采用轧制时，优选连铸连轧成板材或者线材。连铸连轧过程包括依次连续进行的镁或镁合金熔化、调温和铸轧步骤。较佳地，所述铝-锆-钛-碳(AHr-Ti-C)中间合金在调温步骤之后、铸轧步骤之前加入镁或镁合金熔体中。更佳地，调温步骤采用电阻炉，所述铸轧步骤采用铸轧辊，所述电阻炉侧壁底部具有出液口，所述铸轧辊具有咬入区，在所述出液口和咬入区之间连接有熔体输送管，所述熔体输送管上部具有晶粒细化剂加入口，所述铝-锆-钛-碳中间合金从所述晶粒细化剂加入口加入镁或镁合金熔体中。最好，在晶粒细化剂加入口中设置有搅拌器，通过搅拌使溶入镁或镁合金熔体中的铝-锆-钛-碳中间合金均勻分散。进一步优选的，所述晶粒细化剂加入口中镁或镁合金熔体上方充有保护气， 所述保护气为SF6和(X)2的混合气体。更优选的，所述铝-锆-钛-碳中间合金为线材，其直径为9mm至10mm。本专利技术的有益效果是提出了一种铝-锆-钛-碳(AHr-Ti-C)中间合金在镁及镁合金塑性变形加工中用作晶粒细化剂的应用途径，这种铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金中的形核能力强，晶粒细化效果好；进一步提出了在镁及镁合金连铸连轧生产中的使用方法，采用该方法可实现镁及镁合金变形材料的连续、规模化生产。附图说明图1是本专利技术的一种具体实施方式铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金连铸连轧生产中的使用方法示意图。具体实施例方式通过下面给出的本专利技术的具体实施例可以进一步清楚地了解本专利技术，但它们不是对本专利技术的限定。实施例1按重量百分比为94. 85%的Al、3%的&、2%的Ti和0. 15%的C的比例称取工业纯铝、 锆屑、海绵钛和石墨粉，石墨粉的平均粒径为0. 27mm至0. 83mm。将石墨粉加入浓度为2g/L 的KF水溶液中浸泡，在65士3°C温度下浸泡M小时后过滤滤去溶液；然后将经浸泡过的石墨粉置于120士5°C温度下烘干20小时后冷却至室温备用。将铝锭加入感应炉中熔化并升温至770士 10°C，加入锆屑、海绵钛并不断搅拌使之完全溶化入铝液中，再加入经浸泡处理的石墨粉，同样边加边搅拌使之完全溶于铝液中，保温并连续机械搅拌均化，最后采用连铸连轧工艺加工成直径为9. 5mm的成盘线材得到铝-锆-钛碳中间合金。实施例2按重量百分比为83. 8%的Al、9. 7%的Zr、6. 2%的Ti和0. 3%的C的比例称取工业纯铝、锆屑、钛屑和石墨粉，石墨粉的平均粒径为0. 27mm至0. 83mm。将石墨粉加入浓度为4g/ L的KF水溶液中浸泡，在95士3°C温度下浸泡48小时后过滤滤去溶液；然后将经浸泡过的石墨粉置于160士5°C温度下烘干20小时后冷却至室温备用。将铝锭加入感应炉中熔化并升温至720士 10°C，加入锆屑、钛屑并不断搅拌使之完全溶化入铝液中，再加入经本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种铝－锆－钛－碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用，其特征在于：所述铝－锆－钛－碳中间合金以重量百分比计的化学成分为：０．０１％至１０％的Ｚｒ、０．０１％至１０％的Ｔｉ、０．０１％至０．３％的Ｃ，余量为Ａｌ；所述变形加工为塑性成型方法；所述应用为使镁或镁合金晶粒细化。
【技术特征摘要】
1.一种铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用，其特征在于所述铝-锆-钛-碳中间合金以重量百分比计的化学成分为0. 01%至10%的&、0. 01%至10% 的Ti、0. 01%至0. 3%的C，余量为Al ；所述变形加工为塑性成型方法；所述应用为使镁或镁合金晶粒细化。2.根据权利要求1所述的铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用， 其特征在于所述铝-锆-钛-碳中间合金中杂质含量以重量百分比计为 不大于0. 5%、 Si不大于0. 3%、Cu不大于0. 2%、Cr不大于0. 2%，其他单个杂质元素不大于0. H3.根据权利要求1或2所述的铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用，其特征在于所述塑性成型方法采用挤压、轧制、锻造或者它们的结合。4.根据权利要求3所述的铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用， 其特征在于所述塑性成型方法采用轧制，所述轧制为连铸连轧成板材或者线材。5.根据权利要求4所述的铝-锆-钛-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用， 其特征在于所述连铸连轧过程包括依次连续进行的镁或镁合金熔化、调温和铸轧步骤。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈学敏，叶清东，余跃明，李建国，
申请(专利权)人：新星化工冶金材料深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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