本发明专利技术涉及一种晶粒细化的制备方法。该方法将钛熔于铝液中，温度控制在800-1400℃，保温后采用氮气或者氩气将纳米TiC分散钛铝熔体中，得到Al-Ti-C晶粒细化剂。该方法所需设备简单、工艺流程短、制备效率高，TiC粒子分散，是一种简单易行制备Al-Ti-C晶粒细化剂的方法。该工艺所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂具有良好的晶粒细化效果，加入0.2％Al-Ti-C晶粒细化剂于纯铝中保温2h细化效果仍未见明显衰退，具有良好的工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料的制造
，尤其涉及。
技术介绍
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。细化晶粒的方法较多，其中添加细化剂具有操作方便、作用快、效果稳定、设备简单等优点，是一种最为经济、有效和实用的细化方法。前期研究表明加入诸如Al-Ti-B，Al-Ti-B-RE晶粒细化剂到铝及其合金熔体中以获得细小等轴晶，提高了铝及其合金的力学性能、切削性能、抗疲劳性能和良好的产品外观。因此，在过去几十年Al-Ti-B晶粒细化剂被广泛应用于铝及其合金的铸造工序中。然而Al-Ti-B细化剂中的硼化物在铝熔体中容易 聚集、沉淀，这大大降低了其细化效果，而且在随后的加工过程中容易产生缺陷，尤其在铝箔生产过程中产生严重的质量问题，造成大量的废品；同时一些元素，比如Zr、Cr、V等，容易使其“中毒”而降低了其细化效果。因此，铝铸造工业迫切需求开发新型的铝及其合金细化剂来代替Al-Ti-B晶粒细化剂。由于Al-Ti-C晶粒细化剂中的TiC不容易发生聚集沉淀，对导致Al-Ti-B “中毒”的Zr、Cr、V等元素具有“免疫”功能，因此Al-Ti-C晶粒细化剂是具有良好工业应用前景的晶粒细化剂之一。近些年，科技工作者开发了铝热还原法、纯金属颗粒法、自蔓延法等制备方法。但是石墨与铝的润湿性非常差，一定程度上影响了 Al-Ti-C晶粒细化剂的制备及推广使用。而且以石墨形式加入，在一定条件下生成Al4C3与Ti3AlC5，大大降低Al-Ti-C晶粒细化剂的细化效果。改善碳的润湿性能和防止Al4C3与Ti3AlC5的生产是制备高效Al-Ti-C晶粒细化剂的重要研究方向之一。本专利技术钛熔于铝液中，温度控制在800-1400°C，保温后采用氮气或者氩气将纳米TiC分散钛铝熔体中，得到Al-Ti-C晶粒细化剂(XRD分析结果及SEM照片如附图I所示)。该方法所需设备简单、工艺流程短、制备效率高，TiC颗粒分散，是一种简单易行的Al-Ti-C晶粒细化剂制备方法。该工艺所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂具有良好的晶粒细化效果，力口Λ O. 2% Al-Ti-C晶粒细化剂于纯铝中保温2h细化效果仍未见明显衰退(细化纯铝不同保温时间宏观组织照片如附图2所示)，具有良好的工业应用前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂制备技术，该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晶粒细化剂具有良好的晶粒细化效果。本专利技术提供一种Al-Ti-C晶粒细化剂的制备方法，其特征是直接采用氮气或氩气将纳米TiC分散于铝钛熔体中得到Al-Ti-C晶粒细化剂(如附图3示所示)。纳米TiC粉体的TEM照片如附图4所示，从该图可以看出纳米TiC颗粒粒径为5-30nm。附图I的XRD结果表明，制备的Al-Ti-C晶粒细化剂含有Al、TiC和TiAl3H种物相，所以该方法能实现纳米TiC的有效添加。在晶粒细化过程中，TiC和TiAl3都能作为α-Al的形核核心，但由于TiC是面心立方，而且TiC的晶格常数(a = O. 4327nm)与α -Al的晶格常数(a = O. 4040nm)非常相近，因此TiC比TiAl3更容易作为α -Al的形核核心。由于该方法所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂中的TiC是纳米级别而且均匀分散的，所以TiC提供大量的晶面作为α -Al形核位置，提高Al-Ti-C晶粒细化剂的细化效率。根据上述制备方法，其特征在于，所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂中碳的含量为O. 1-1.6%，钛的含量为2-10%。本专利技术所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂只含有Al、TiC和TiAl3三种物相，因此碳的含量反映所制备的细化剂中纳米TiC的含量。上述分析表明TiC和TiAl3都是所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂有效形核核心，它们的含量及分散性多少决定于细化剂的细化效果。当碳的含量小于O. 1%，细化剂中所含TiC较少，细化效果较差；当碳的含量大于I. 6%不利于TiC的分散，也不利于其细化效果。当钛的含量低于2%，TiAl3含量较低，不利于Al-Ti-C的晶粒细化性能；当钛的含量高于10%，合金的流动性能较低，不利于TiC的分散。根据上述制备方法，其特征在于，晶粒细化剂的制备温度为800-1400°C。当温度低于800°C，TiC的稳定性比Al4C3差，所加入的TiC容易与Al熔体发生发生反应生成Al4C3,而Al4C3是六方结构，与α-Al具有很大的晶格错配度，所以很难作为α-ΑΙ的形核核心；当制备温度高于1400°C，熔体的烧损较为严重，而且能耗太高。附图说明图IAl-Ti-C晶粒细化剂XRD及SEM照片图2A1-Ti-C细化纯铝不同保温时间宏观组织照片 图3A1-Ti-C制备示意4纳米TiC的TEM照片具体实施例方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例I在Al-2% Ti合金中分别采用氮气或者氩气将熔体质量的O. 5%,4. 3%、8. 0%的TiC(对应C的含量分别为O. 1%,0. 85%,1.6% )分散于其中，加入时的温度选择800°C、1100°C、1400°C。在720°C时，加入O. 2%所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂到IOOOg铝熔体中，搅拌后保温lOmin，浇注，腐蚀，测量其晶粒尺寸。表I Al-Ti-C晶粒细化剂细化效果权利要求1.一种晶粒细化剂的制备方法，其特征是直接采用氮气或氩气将纳米TiC分散于钛铝熔体中得到Al-Ti-C晶粒细化剂；所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂中钛的含量为2-10%，碳的含量为O. 1-1. 6% ;晶粒细化剂的制备温度为800-1400°C。全文摘要本专利技术涉及一种晶粒细化的制备方法。该方法将钛熔于铝液中，温度控制在800-1400℃，保温后采用氮气或者氩气将纳米TiC分散钛铝熔体中，得到Al-Ti-C晶粒细化剂。该方法所需设备简单、工艺流程短、制备效率高，TiC粒子分散，是一种简单易行制备Al-Ti-C晶粒细化剂的方法。该工艺所制备的Al-Ti-C晶粒细化剂具有良好的晶粒细化效果，加入0.2％Al-Ti-C晶粒细化剂于纯铝中保温2h细化效果仍未见明显衰退，具有良好的工业应用前景。文档编号B22D27/20GK102886511SQ201210411269公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日专利技术者刘柏雄, 张丽娜, 杨斌, 钟洪鸣 申请人:江西理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种晶粒细化剂的制备方法，其特征是直接采用氮气或氩气将纳米TiC分散于钛铝熔体中得到Al？Ti？C晶粒细化剂；所制备的Al？Ti？C晶粒细化剂中钛的含量为2？10％，碳的含量为0.1？1.6％；晶粒细化剂的制备温度为800？1400℃。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘柏雄，张丽娜，杨斌，钟洪鸣，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。