一種Al-5%Ti中間合金細化純鋁的方法技術

本發明專利技術提供了一種Al-5%Ti中間合金細化純鋁的工藝。主要包括如下步驟：1）室溫下對Al-5%Ti中間合金進行等通道變形；2）將放有鋁錠和精煉劑的陶瓷坩堝放入井式爐中加熱至760℃使之熔化；3）將等通道變形Al-5%Ti中間合金，按占純鋁重量0.1～1%加入到鋁液中；4）將上述鋁液攪拌、升溫后，靜置保溫時間為5～60分鐘；5）在720～800℃溫度條件下，將鋁液澆入鐵模中，脫模、水冷至室溫。采用本發明專利技術專利細化工藝，Al-5%Ti中間合金中的TiAl3相從板條狀轉變為細小的塊狀，充當有效異質形核核心，提高了熔體的形核率，從而細化晶粒，工業純鋁錠晶粒尺寸可以細化到200μm以下，獲得較好的綜合物理力學性能。

【技術實現步驟摘要】
—種A1-5%T i中間合金細化純鋁的方法
本專利技術屬于金屬材料加工領域，具體涉及到。
技術介紹
鋁合金由于質輕、比強度高、耐腐蝕、導電導熱性能好、易加工等特性，廣泛應用于機械、航空航天、建筑、電器電子和汽車等領域。尤其是在高新
的應用，對鋁錠及鋁坯在后續深加工工藝中的組織也提出了嚴格的要求，而控制其組織和性能的關鍵之一是熔鑄出最佳的鑄態晶粒組織——細小均勻的等軸晶。然而鋁及其合金在鑄造條件下容易形成粗大的晶粒組織，要實現其廣泛應用，必須改善其鑄態組織。細化晶粒的方法主要有物理和化學兩類，物理方法主要包括快速冷卻法、機械物理細化法和物理場細化法。化學方法是加入晶粒細化劑，以促進晶粒形核或阻礙晶核長大。 快速冷卻法在生產簡單的小型件或粉末制品時比較常用，對大型厚斷面鑄件的生產很難實現，而且該方法不易操作，人為因素及偶然性較大。機械物理細化法操作復雜、消耗大、易摻入雜質，而且細化效果不穩定。物理場細化法處理金屬純凈度高，但需要復雜的生產設備，能耗高，而且人們對其本身機制和規律還缺乏了解。添加細化劑效果穩定、作用快、操作方便、適應性強，是一種最為經濟、有效、實用的細化方法。研究表明，Al-T1、Al-T1-B、 Al-T1-C中間合金中的TiAl3JiB2和TiC顆粒可作為熔體中的非均勻形核核心，對鑄件有很好的細化效果。Al-Ti中間合金價格便宜、貯藏和運輸都非常方便，使用簡單。但是Al-Ti合金的最大缺點是晶粒細化的長效性和穩定性非常差，TiAl3的尺寸達到20 30 μ m，在Al液中由于重力作用下沉，在靜置過程中導致偏析。Al-T1-B中間合金是目前較為廣泛使用的細化劑，現在大約75%的世界鋁工業使用Al-T1-B進行晶粒細化。但 該類細化劑存在諸多問題，如TiB2粒子易于聚集，極易與氧化膜或熔體中的鹽類熔劑結合造成夾雜，TiB2粒子尺寸粗大，在軋制晶粒度級別要求較高的鋁箔時，可導致針孔，有時會使帶材斷裂，并損壞軋輥。為了解決粗大TiAl3相溶解擴散不完全，TiB2粒子聚集問題，專利技術專利“Al-T1-B中間合金細化純鋁工藝”(專利號200710093880.1)提出在向鋁熔體添加Al-T1-B中間合金細化劑的同時，在鋁熔體上部引入高能超聲波，加快TiAl3相溶解擴散速度，增加TiB2粒子的彌散分布程度，從而提高Al-T1-B中間合金的細化效率，鋁錠晶粒尺寸可以達到150 μ m 以下，但是大規模生產時需要復雜的高能超聲裝備，不但增加生產成本，也難以保證細化效果O專利技術專利“在超聲場作用下制備鋁鈦碳中間合金晶粒細化劑”(專利號 200410103904. 3)針對TiC相易聚集、顆粒尺寸分布范圍大等問題，提出在超聲場作用下制備鋁鈦碳中間合金，然后澆鑄成錠或連鑄連軋成線材。結果表明TiC相得到顯著的細化和分散，對純鋁及鋁合金有明顯的細化效果。但是超聲處理不但增加生產成本，而且在工業化生產時難以保證產品的穩定性和細化效果。為了解決TiAl3相尺寸粗大等諸多問題，本專利技術提供了一種Al_5%Ti中間合金細化純鋁的工藝，將Al-5%Ti中間合金中的TiAl3相從板條狀轉變為細小的塊狀，由更多細小的塊狀TiAl3充當有效異質形核核心，從而提高Al-5%Ti中間合金的細化效率。
技術實現思路
本專利技術的目的主要是提供一種Al_5%Ti中間合金細化純鋁的方法。本專利技術提供的Al_5%Ti中間合金細化純鋁方法的主要步驟為I)室溫下對Al_5%Ti中間合金進行等通道變形；2)將放有鋁錠和精煉劑的陶瓷坩堝放入井式爐中加熱至760°C使之熔化；3)將等通道變形Al_5%Ti中間合金加入到鋁液中；4)攪拌鋁液后，升溫到澆注溫度，靜置保溫；5)將鋁液澆入鐵模中，脫模、水冷至室溫。步驟I)等通道變形中，模具內角Φ為90 120°，模具外角Ψ為0°，每道次變形均不旋轉試樣，變形速度12mm/min,變形道次控制在3道次以內。步驟2)所述等通道變形Al_5%Ti中間合金的添加量為純招重量的O.1 1%。步驟4)中鋁液加入中間合金進行攪拌、升溫后，靜置保溫時間為5 60分鐘。 上述方法中所述澆注溫度為720 800°C。本專利技術的原理為室溫下，對Al_5%Ti中間合金進行等通道變形，Al-5%Ti中間合金中的TiAl3相從板條狀轉變為細小的塊狀，然后將不同道次等通道變形的Al-5%Ti中間合金添加到鋁液中，由于更多細小的塊狀TiAl3充當有效異質形核核心，提高晶體的形核率，從而細化晶粒。具體實施方式實施例一將工業純鋁和精煉劑加入到陶瓷坩堝中，并將其放入到井式爐中加熱到760°C使之熔化，按占純鋁總重量的O. 6%，將未變形的Al-5%Ti中間合金加入到鋁液中，攪拌、升溫、 靜置60min后，在760°C將鋁液澆入到鐵模中，脫模、水冷至室溫。將澆注好的鋁錠，在距底部上方20mm處鋸開，并進行粗磨、細磨、拋光，使用渦流導電儀測試電導率。計算出鋁錠的相對電導率(室溫)為66. 03%，平均晶粒尺寸為243. 6 μ m， 顯微硬度為32. 8HV0.3o實施例二將工業純鋁和精煉劑加入到陶瓷坩堝中，并將其放入到井式爐中加熱到760°C使之熔化，取I道次等通道變形(模具內角110° )的Al-5%Ti中間合金，按占純鋁重量的O. 6% 加入到鋁液中，攪拌、升溫、靜置5min后，在760°C將鋁液澆入到鐵模中，脫模、水冷至室溫。將澆注好的鋁錠，在距底部上方20mm處鋸開，并進行粗磨、細磨、拋光，使用渦流導電儀測試電導率。鋁錠的相對電導率(室溫)為63. 78%，平均晶粒尺寸為216. 3μπι，顯微硬度為 36.1HV0.3ο實施例三將工業純鋁和精煉劑加入到陶瓷坩堝中，并將其放入到井式爐中加熱到760°C使之熔化，取2道次等通道變形(模具內角110° )的Al-5%Ti中間合金，按占純鋁重量的O. 6% 加入到鋁液中，攪拌、升溫、靜置30min后，在760°C將鋁液澆入到鐵模中，脫模、水冷至室溫。將澆注好的鋁錠，在距底部上方20mm處鋸開，并進行粗磨、細磨、拋光，使用渦流導電儀測試電導率。鋁錠的相對電導率(室溫)為62. 58%，平均晶粒尺寸為178. 7μπι，顯微硬度為 38. 9HV0.3o實施例四將工業純鋁和精煉劑加入到陶瓷坩堝中，并將其放入到井式爐中加熱到760°C使之熔化，取3道次等通道變形(模具內角110° )的Al-5%Ti中間合金，按占純鋁重量的O. 6% 加入到鋁液中，攪拌、升溫、靜置60min后，在760°C將鋁液澆入到鐵模中，脫模、水冷至室溫。將澆注好的鋁錠，在距底部上方20mm處鋸開，并進行粗磨、細磨、拋光，使用渦流導電儀測試電導率。鋁錠的相對電導率(室溫)為61. 37%，平均晶粒尺寸為169. 4μ m，顯微硬度為 40. 2HV0.3o實施例五將工業純鋁和精煉劑加入到陶瓷坩堝中，并將其放入到井式爐中加熱到760°C使之熔化，取3道次等通道變形(模具內角110° )的Al-5%Ti中間合金，按占純鋁重量的O. 1% 加入到鋁液中，攪拌、升溫、靜置5min后，在720 °C將鋁液澆入到鐵模中，脫模、水冷至室溫。將澆注好的鋁錠，在距底部上方20mm處鋸開，并進行粗磨、細磨、拋光，使用渦流導電儀測試電導率。鋁錠的相對電導本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Al?Ti中間合金細化工業純鋁的方法，其步驟為：1）室溫下對Al?5%Ti中間合金進行等通道變形；2）將放有鋁錠和精煉劑的陶瓷坩堝放入井式爐中加熱至760℃使之熔化；3）將等通道變形Al?5%Ti中間合金加入到鋁液中；4）攪拌鋁液后，升溫到澆注溫度，并靜置保溫一段時間；5）將鋁液澆入鐵模中，脫模、水冷至室溫。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏偉，茆仁宇，魏坤霞，杜慶柏，胡靜，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：