[發(fā)明專利]鋁基晶粒細化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980122128.2
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN102066593A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設計）人: A·巴納吉
• 申請（專利權）人: 阿斯圖瑞納合金股份公司;A·巴納吉
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C21/00
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴;雒純丹

發(fā)明目的

本發(fā)明涉及鋁基晶粒細化劑或精煉劑(refiner?agent)。

更具體地，本發(fā)明的目的集中于含有鈦、鋅、鈦以及碳的新型鋁合金(也稱為“母合金”)，該新型鋁合金通過熔化鋁及隨后添加鈦、鋅以及碳而獲得或合成。在獲得所需組合物并對其進行均質(zhì)化之后，通過將熔化的合金鑄成所需形狀而進行成型。所述母合金的微結(jié)構由α鋁基體、TiAl₃的金屬間相以及鈦-鋅-碳三元化合物的細顆粒(在nm和幾個μm之間的范圍內(nèi)的顆粒尺寸)構成。該四元母合金的實際應用是對鋁晶粒及其合金進行細化。

應用領域

本發(fā)明的應用領域可見于鋁冶金工業(yè)，特別用于細化鋁晶粒及其合金。

背景技術

已知，鋁晶粒細化及其合金細化是廣泛使用的工業(yè)實踐。標準商業(yè)晶粒的細化劑是Al-Ti-B的母合金，其含有TiB₂顆粒并可以以不同Ti和B含量商購獲得。最常用的母合金是棒形式的Al-5％Ti-1％B(除非另有指明，以重量表示百分組成)。

已知Al-Ti-B母合金可有效用于一般用途，但由于存在TiB₂的大顆粒和附聚作用，它們在某些特定用途中導致下述缺陷：

鋁箔中的孔；

在金屬板和需要良好表面拋光的相似產(chǎn)品中的條紋和表面缺陷；

鑄塊中的收縮裂縫和裂化，特別是在諸如7010/7050之類用于航空工業(yè)的某些高電阻合金中。

另外，必須添加較大量的Al-Ti-B用于高溫細化含有Cr和Zr的合金晶粒，Cr和Zr被認為是Al-Ti-B傳統(tǒng)晶粒細化的毒物。

鑒于在特定應用的廣泛領域中存在上述問題，主要發(fā)明人AbinashBanerji博士開發(fā)了含有TiC顆粒的無硼三元晶粒Al-Ti-C細化劑，所述TiC顆粒形成鋁晶粒的核心(Abinash?Banerji博士，Doctoral?Thesis?at?theTechnical?University?of?Berlin(柏林科技大學博士學位論文)，1987)。

該三元晶粒細化劑的生產(chǎn)程序后來在1985年被授予專利權(美國專利第4748001號和第4842821號，歐洲專利第0214220號(英國)、第0214220號(法國)、第0214220號以及第P3679263.2號(德國)、第0214220號(荷蘭)，澳大利亞專利第595187號、加拿大專利第1289748號、日本專利第2121452號，挪威專利第167589號)。

對于最近十多年和迄今為止，世界上許多制造商已經(jīng)商業(yè)生產(chǎn)了Al-Ti-C晶粒細化劑，但是Al-Ti-C母合金可以以不同含量Ti和C獲得。然而，最常用的母合金具有Al-3％Ti-0.2％C的近似組成。

盡管是近十多年的工業(yè)實踐，但是，迄今為止可獲得的Al-Ti-C晶粒細化劑尚不能有效解決與傳統(tǒng)Al-Ti-B晶粒細化劑相關的問題，這是因為需要添加較大量來獲得與用商業(yè)Al-Ti-B晶粒細化劑所獲得的晶粒尺寸相似的晶粒尺寸水平。

綜上所述，本發(fā)明的目的集中于開發(fā)另一種細化劑，所述細化劑超過迄今為止可商購獲得的Al-Ti-C晶粒細化劑的性能，并高效解決與傳統(tǒng)Al-Ti-B晶粒細化劑相關的公知問題，必須指出的是申請人并不知道已經(jīng)生產(chǎn)的含有鋅、鈦以及碳的表現(xiàn)有細化晶粒性能的任何合金或任何鋁基母合金(例如本發(fā)明要求保護的合金或鋁基母合金)。

具體實施方式

具體地，作為本發(fā)明主題的晶粒細化劑如下生產(chǎn)：

在熔爐中，在常規(guī)鋁熔化溫度(約700-1000℃)下熔化可商購獲得的純鋁(通常99.7％的鋁)，以海綿鈦或廢鈦(例如，小片)的形式添加所需量的鈦。鈦的另一來源可為含有鈦的鹽，例如，K₂TiF₆。在該最后一種情況中，一開始可以通過將所需量的鹽添加至熔化的鋁而生產(chǎn)Al-Ti的二元混合物，并且在二元Al-Ti混合物制備好并從熔化的表面去除熔渣之后，可開始接下來的步驟。可選地，還可直接熔化Al-Ti的母合金。

接下來，將純鋅或含有鋅的合金(例如，Zn-Al合金)添加至熔化塊，然后添加碳粉，所述碳粉可為石墨或無定形碳。

通常的工藝是添加鈦之后添加鋅和碳，但是元素的添加順序并非限制本發(fā)明。添加可以是三種元素一起或者是一種接一種進行。