[發(fā)明專利]鋅-鋁-鈦中間合金及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110233039.4
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102277516A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振卿;楊中喜;耿浩然
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C18/04;C22C1/03
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋅-鋁-鈦中間合金及其制備方法，所制備的鋅-鋁-鈦中間合金可用于細(xì)化鋅-鋁合金的晶粒組織，屬于金屬合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

含鋁量高于5wt.%的鋅-鋁合金具有優(yōu)良的力學(xué)和加工性能，具有廣闊的市場應(yīng)用潛力。但是這類鋅-鋁合金在凝固過程中容易生成發(fā)達(dá)的初生α-Al樹枝晶，導(dǎo)致縮孔、縮松及晶內(nèi)成分偏析缺陷，帶來力學(xué)性能的下降和產(chǎn)品潛在的老化危險。為了克服以上問題，實(shí)際生產(chǎn)中需要向鋅-鋁合金中添加晶粒細(xì)化劑以細(xì)化晶粒。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈰、鑭、鋯、錳、鈦、鍶等元素對鋅-鋁合金產(chǎn)生晶粒細(xì)化作用，這些元素主要以鋁基中間合金（如Al-Sr中間合金）、鹽類（如K₂TiF₆、K₂ZrF₆）、稀土形式加入待細(xì)化的鋅-鋁合金，這些細(xì)化劑在實(shí)際使用過程中會出現(xiàn)很多問題：稀土和鋁基中間合金熔化溫度大大高于鋅-鋁合金熔煉溫度，為使細(xì)化劑熔入鋅-鋁合金并分布均勻，細(xì)化時需要提高熔煉溫度或延長保溫時間，這會大大提高生產(chǎn)成本；鋅-鋁合金加入鋁基中間合金細(xì)化劑之后鋁含量會產(chǎn)生較大的變化，進(jìn)而可能會產(chǎn)生某些性能的改變；鹽類加入鋅-鋁熔體中后有效細(xì)化元素的吸收不穩(wěn)定，使加入量無法精確控制，且細(xì)化過程中會產(chǎn)生其它鹽類化合物，成為鋅-鋁合金中的夾雜物而惡化其力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的是提供一種適合鋅-鋁合金晶粒細(xì)化用的鋅-鋁-鈦中間合金，該中間合金能夠克服上述問題，對鋅-鋁合金具有很好的晶粒細(xì)化作用。

本發(fā)明還提供了該中間合金的制備方法。

本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

一種鋅-鋁-鈦中間合金，其特征是:其組成成分及含量為：鋁2.94-40wt.%，鈦4-16wt.%，其余為鋅。

上述中間合金中，鈦與鋁的重量比小于1.37:1。

上述中間合金中，優(yōu)選的，鋁5-30wt.%，鈦5-10wt.%，其余為鋅。

上述中間合金中，鈦元素主要以TiAl_3-xZn_x化合物粒子形式均勻鑲嵌于中間合金的基體中，所述基體為鋅基體或鋅-鋁基體；所述TiAl_3-xZn_x具有與Zn₃Ti相同的立方晶體結(jié)構(gòu)，其中TiAl_3-xZn_x粒徑為0.1-6μm，0.4<x<1.7。

本發(fā)明鋅-鋁-鈦中間合金的制備方法，其特征是：

（1）?按配比取鋅-鋁合金和氟鈦酸鹽作為原料；

（2）?將鋅-鋁合金在600-780℃熔化，然后分批加入氟鈦酸鹽，完全加入后繼續(xù)在此溫度保溫反應(yīng)，使氟鈦酸鹽與鋅-鋁合金反應(yīng)完全；

（3）?鋅-鋁合金與氟鈦酸鹽反應(yīng)后形成的熔體分成上下兩層，去掉上層油狀物，將下層合金熔體充分?jǐn)嚢韬鬂沧⑷肽＞咧校辖鹑垠w凝固后即得鋅-鋁-鈦中間合金。

上述制備方法中，所述氟鈦酸鹽為K₂TiF₆粉末或Na₂TiF₆粉末。

上述制備方法中，氟鈦酸鹽分批加入鋅-鋁合金熔體中，每批是鋅-鋁合金重量的5-30%，完全加入后保溫反應(yīng)2-15min。

本發(fā)明的中間合金由鋅、鋁、鈦三種成分組成，其中鈦主要與鋅、鋁元素形成TiAl_3-xZn_x(0.4<x<1.7)?化合物粒子，如果成分中鋁的含量恰好滿足TiAl_3-xZn_x中鋁的含量，即鋁全部進(jìn)入化合物粒子中，那么化合物粒子就均勻地鑲嵌于剩余的鋅中，即所述鋅基鋅-鋁-鈦中間合金。如果加入的鋁遠(yuǎn)多于化合物粒子的用量，那么化合物粒子就均勻鑲嵌于剩余的鋅-鋁中，即所述的鋅-鋁基鋅-鋁-鈦中間合金。