一种Al-5%Ti中间合金细化纯铝的方法技术

本发明专利技术提供了一种Al-5%Ti中间合金细化纯铝的工艺。主要包括如下步骤：1）室温下对Al-5%Ti中间合金进行等通道变形；2）将放有铝锭和精炼剂的陶瓷坩埚放入井式炉中加热至760℃使之熔化；3）将等通道变形Al-5%Ti中间合金，按占纯铝重量0.1～1%加入到铝液中；4）将上述铝液搅拌、升温后，静置保温时间为5～60分钟；5）在720～800℃温度条件下，将铝液浇入铁模中，脱模、水冷至室温。采用本发明专利技术专利细化工艺，Al-5%Ti中间合金中的TiAl3相从板条状转变为细小的块状，充当有效异质形核核心，提高了熔体的形核率，从而细化晶粒，工业纯铝锭晶粒尺寸可以细化到200μm以下，获得较好的综合物理力学性能。

【技术实现步骤摘要】
—种A1-5%T i中间合金细化纯铝的方法
本专利技术属于金属材料加工领域，具体涉及到。
技术介绍
铝合金由于质轻、比强度高、耐腐蚀、导电导热性能好、易加工等特性，广泛应用于机械、航空航天、建筑、电器电子和汽车等领域。尤其是在高新
的应用，对铝锭及铝坯在后续深加工工艺中的组织也提出了严格的要求，而控制其组织和性能的关键之一是熔铸出最佳的铸态晶粒组织——细小均匀的等轴晶。然而铝及其合金在铸造条件下容易形成粗大的晶粒组织，要实现其广泛应用，必须改善其铸态组织。细化晶粒的方法主要有物理和化学两类，物理方法主要包括快速冷却法、机械物理细化法和物理场细化法。化学方法是加入晶粒细化剂，以促进晶粒形核或阻碍晶核长大。 快速冷却法在生产简单的小型件或粉末制品时比较常用，对大型厚断面铸件的生产很难实现，而且该方法不易操作，人为因素及偶然性较大。机械物理细化法操作复杂、消耗大、易掺入杂质，而且细化效果不稳定。物理场细化法处理金属纯净度高，但需要复杂的生产设备，能耗高，而且人们对其本身机制和规律还缺乏了解。添加细化剂效果稳定、作用快、操作方便、适应性强，是一种最为经济、有效、实用的细化方法。研究表明，Al-T1、Al-T1-B、 Al-T1-C中间合金中的TiAl3JiB2和TiC颗粒可作为熔体中的非均匀形核核心，对铸件有很好的细化效果。Al-Ti中间合金价格便宜、贮藏和运输都非常方便，使用简单。但是Al-Ti合金的最大缺点是晶粒细化的长效性和稳定性非常差，TiAl3的尺寸达到20 30 μ m，在Al液中由于重力作用下沉，在静置过程中导致偏析。Al-T1-B中间合金是目前较为广泛使用的细化剂，现在大约75%的世界铝工业使用Al-T1-B进行晶粒细化。但 该类细化剂存在诸多问题，如TiB2粒子易于聚集，极易与氧化膜或熔体中的盐类熔剂结合造成夹杂，TiB2粒子尺寸粗大，在轧制晶粒度级别要求较高的铝箔时，可导致针孔，有时会使带材断裂，并损坏轧辊。为了解决粗大TiAl3相溶解扩散不完全，TiB2粒子聚集问题，专利技术专利“Al-T1-B中间合金细化纯铝工艺”(专利号200710093880.1)提出在向铝熔体添加Al-T1-B中间合金细化剂的同时，在铝熔体上部引入高能超声波，加快TiAl3相溶解扩散速度，增加TiB2粒子的弥散分布程度，从而提高Al-T1-B中间合金的细化效率，铝锭晶粒尺寸可以达到150 μ m 以下，但是大规模生产时需要复杂的高能超声装备，不但增加生产成本，也难以保证细化效果O专利技术专利“在超声场作用下制备铝钛碳中间合金晶粒细化剂”(专利号 200410103904. 3)针对TiC相易聚集、颗粒尺寸分布范围大等问题，提出在超声场作用下制备铝钛碳中间合金，然后浇铸成锭或连铸连轧成线材。结果表明TiC相得到显著的细化和分散，对纯铝及铝合金有明显的细化效果。但是超声处理不但增加生产成本，而且在工业化生产时难以保证产品的稳定性和细化效果。为了解决TiAl3相尺寸粗大等诸多问题，本专利技术提供了一种Al_5%Ti中间合金细化纯铝的工艺，将Al-5%Ti中间合金中的TiAl3相从板条状转变为细小的块状，由更多细小的块状TiAl3充当有效异质形核核心，从而提高Al-5%Ti中间合金的细化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是提供一种Al_5%Ti中间合金细化纯铝的方法。本专利技术提供的Al_5%Ti中间合金细化纯铝方法的主要步骤为I)室温下对Al_5%Ti中间合金进行等通道变形；2)将放有铝锭和精炼剂的陶瓷坩埚放入井式炉中加热至760°C使之熔化；3)将等通道变形Al_5%Ti中间合金加入到铝液中；4)搅拌铝液后，升温到浇注温度，静置保温；5)将铝液浇入铁模中，脱模、水冷至室温。步骤I)等通道变形中，模具内角Φ为90 120°，模具外角Ψ为0°，每道次变形均不旋转试样，变形速度12mm/min,变形道次控制在3道次以内。步骤2)所述等通道变形Al_5%Ti中间合金的添加量为纯招重量的O.1 1%。步骤4)中铝液加入中间合金进行搅拌、升温后，静置保温时间为5 60分钟。 上述方法中所述浇注温度为720 800°C。本专利技术的原理为室温下，对Al_5%Ti中间合金进行等通道变形，Al-5%Ti中间合金中的TiAl3相从板条状转变为细小的块状，然后将不同道次等通道变形的Al-5%Ti中间合金添加到铝液中，由于更多细小的块状TiAl3充当有效异质形核核心，提高晶体的形核率，从而细化晶粒。具体实施方式实施例一将工业纯铝和精炼剂加入到陶瓷坩埚中，并将其放入到井式炉中加热到760°C使之熔化，按占纯铝总重量的O. 6%，将未变形的Al-5%Ti中间合金加入到铝液中，搅拌、升温、 静置60min后，在760°C将铝液浇入到铁模中，脱模、水冷至室温。将浇注好的铝锭，在距底部上方20mm处锯开，并进行粗磨、细磨、抛光，使用涡流导电仪测试电导率。计算出铝锭的相对电导率(室温)为66. 03%，平均晶粒尺寸为243. 6 μ m， 显微硬度为32. 8HV0.3o实施例二将工业纯铝和精炼剂加入到陶瓷坩埚中，并将其放入到井式炉中加热到760°C使之熔化，取I道次等通道变形(模具内角110° )的Al-5%Ti中间合金，按占纯铝重量的O. 6% 加入到铝液中，搅拌、升温、静置5min后，在760°C将铝液浇入到铁模中，脱模、水冷至室温。将浇注好的铝锭，在距底部上方20mm处锯开，并进行粗磨、细磨、抛光，使用涡流导电仪测试电导率。铝锭的相对电导率(室温)为63. 78%，平均晶粒尺寸为216. 3μπι，显微硬度为 36.1HV0.3ο实施例三将工业纯铝和精炼剂加入到陶瓷坩埚中，并将其放入到井式炉中加热到760°C使之熔化，取2道次等通道变形(模具内角110° )的Al-5%Ti中间合金，按占纯铝重量的O. 6% 加入到铝液中，搅拌、升温、静置30min后，在760°C将铝液浇入到铁模中，脱模、水冷至室温。将浇注好的铝锭，在距底部上方20mm处锯开，并进行粗磨、细磨、抛光，使用涡流导电仪测试电导率。铝锭的相对电导率(室温)为62. 58%，平均晶粒尺寸为178. 7μπι，显微硬度为 38. 9HV0.3o实施例四将工业纯铝和精炼剂加入到陶瓷坩埚中，并将其放入到井式炉中加热到760°C使之熔化，取3道次等通道变形(模具内角110° )的Al-5%Ti中间合金，按占纯铝重量的O. 6% 加入到铝液中，搅拌、升温、静置60min后，在760°C将铝液浇入到铁模中，脱模、水冷至室温。将浇注好的铝锭，在距底部上方20mm处锯开，并进行粗磨、细磨、抛光，使用涡流导电仪测试电导率。铝锭的相对电导率(室温)为61. 37%，平均晶粒尺寸为169. 4μ m，显微硬度为 40. 2HV0.3o实施例五将工业纯铝和精炼剂加入到陶瓷坩埚中，并将其放入到井式炉中加热到760°C使之熔化，取3道次等通道变形(模具内角110° )的Al-5%Ti中间合金，按占纯铝重量的O. 1% 加入到铝液中，搅拌、升温、静置5min后，在720 °C将铝液浇入到铁模中，脱模、水冷至室温。将浇注好的铝锭，在距底部上方20mm处锯开，并进行粗磨、细磨、抛光，使用涡流导电仪测试电导率。铝锭的相对电导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al?Ti中间合金细化工业纯铝的方法，其步骤为：1）室温下对Al?5%Ti中间合金进行等通道变形；2）将放有铝锭和精炼剂的陶瓷坩埚放入井式炉中加热至760℃使之熔化；3）将等通道变形Al?5%Ti中间合金加入到铝液中；4）搅拌铝液后，升温到浇注温度，并静置保温一段时间；5）将铝液浇入铁模中，脱模、水冷至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟，茆仁宇，魏坤霞，杜庆柏，胡静，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：