[發(fā)明專利]用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910060162.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN101618454A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉穎;唐正華;葉金文;鄧?yán)?/a>;姜中濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D27/20
• 分類號(hào): B22D27/20
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 黃幼陵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁及鋁合金的晶粒細(xì)化領(lǐng)域，涉及一種用于鋁及鋁合金的細(xì)化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

細(xì)化晶粒獲得細(xì)小均勻的等軸晶組織是提高鋁及鋁合金綜合性能的重要手段之一，而向熔體中添加晶粒細(xì)化劑是最簡(jiǎn)便且有效的方法。CibulaA于20世紀(jì)40年代提出了關(guān)于鋁合金晶粒細(xì)化機(jī)制的“碳化物-硼化物”理論。自20世紀(jì)60年代末起Al-Ti-B中間合金晶粒細(xì)化劑廣泛用于鋁及鋁合金的工業(yè)生產(chǎn)，且至今都是工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的鋁及鋁合金細(xì)化劑，但該細(xì)化劑產(chǎn)生的TiB₂粒子在鋁液中易聚集、沉淀，不僅導(dǎo)致細(xì)化效果的衰退，特別是細(xì)化含Zr、Cr的鋁合金時(shí)，易造成TiB₂粒子“中毒”，甚至失去細(xì)化效果，而且由于TiB₂粒子團(tuán)尺寸較大，不利于鋁箔等制品的后續(xù)加工，從而影響鋁及鋁合金綜合性能。20世紀(jì)80年代Banerji和Reif等人制備出了Al-Ti-C中間合金細(xì)化劑，此種合金中的TiC粒子尺寸較小，且不像TiB₂粒子那樣易于聚集，因而在生產(chǎn)鋁箔的時(shí)候更有潛力，但是TiC粒子卻容易與鋁熔體反應(yīng)生成Al₄C₃，導(dǎo)致細(xì)化效果快速衰退，同時(shí)由于液態(tài)鋁與碳的潤(rùn)濕性較差，致使Al-Ti-C中間合金的制備相對(duì)較難，這在很大程度上阻礙了該細(xì)化劑的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一類用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑及其制備方法，以提高鋁及鋁合金的細(xì)化效果，改善液態(tài)鋁與碳的潤(rùn)濕性。

本發(fā)明所述用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑，其組分均包括鋁和釩，根據(jù)是否含碳或/和氮，有以下三種類型，但它們屬于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思。

第一種含釩細(xì)化劑的組分及各組分的重量百分?jǐn)?shù)為：鋁1～99％，釩0.7～82.5％，碳0.1～17.0％；

第二種含釩細(xì)化劑的組分及各組分的重量百分?jǐn)?shù)為：鋁1～99％，釩0.7～81％，氮0.1～21.5％；

第三種含釩細(xì)化劑的組分及各組分的重量百分?jǐn)?shù)為：鋁1～98％，釩0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％。

上述用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑中，釩的存在形式至少為：VC_x，VN_x，V(C_x，N_1-x)，V(C_x，N_1-x)+VN，V(C_x，N_1-x)+VC中的一種，所述的VC_x和VN_x中，0＜x≤1，V(C_x，N_1-x)中，0＜x＜1。

本發(fā)明所述用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑，其制備方法有以下五種。

1、第一種制備方法的工藝步驟：

(1)配料

原料為鋁粉和含釩基料，按照上述三種含釩細(xì)化劑中任一種含釩細(xì)化劑所述的鋁、釩、碳或/和氮的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算和秤量所述原料；

(2)混合與成型

將步驟(1)配好的鋁粉和含釩基料進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間以上述原料混合均勻?yàn)橄蓿缓髮⒒旌暇鶆虻脑蠅褐瞥尚突蚝娓珊髩褐瞥尚停纬蓧号鳎?/p>

(3)燒結(jié)

將步驟(2)制備的壓坯置于熱處理爐中，在通入氮?dú)饣驓鍤饣驓錃獾臍夥障聼Y(jié)，燒結(jié)溫度300℃～750℃，保溫時(shí)間0.5小時(shí)～3小時(shí)，保溫結(jié)束后隨爐冷卻至100℃以下出爐，即得到用于鋁及鋁合金的含釩細(xì)化劑；

上述方法中，所述含釩基料為VC_x、VN_x、V(C_x，N_1-x)中的至少一種，VC_x和VN_x中，0＜x≤1，V(C_x，N_1-x)中，0＜x＜1。

上述方法中，所述熱處理爐為感應(yīng)加熱爐或管式爐或回轉(zhuǎn)爐或豎爐或搖爐或推板窯或隧道窯或馬弗爐。

2、第二種制備方法的工藝步驟：

(1)配料

原料為鋁或鋁合金和含釩基料，按照上述三種含釩細(xì)化劑中任一種含釩細(xì)化劑所述的鋁、釩、碳或/和氮的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算和秤量所述原料；

(2)鋁或鋁合金熔化

將步驟(1)配好的鋁或鋁合金置于加熱爐中，通氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣氛或加覆蓋劑，然后加熱使其形成700℃～1000℃的熔融鋁液，再將步驟(1)中稱量好的含釩基料加入鋁液中并攪拌，保溫0.5小時(shí)～4小時(shí)；

(3)澆鑄凝固