[發(fā)明專利]一種晶粒細(xì)化劑及在鋁合金輪轂中的應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102952957A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 金剛
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C21/00;B22D1/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶粒細(xì)化劑及在鋁合金輪轂中的應(yīng)用，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。利用制備的晶粒細(xì)化劑可使鋁合金晶粒細(xì)化，并使其強(qiáng)度和韌性得到顯著提高。

背景技術(shù)

鋁合金由于質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、易加工等特性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空航天、汽車等領(lǐng)域。但因其合金在鑄造條件下容易形成粗大的晶粒組織，要實(shí)現(xiàn)其廣泛應(yīng)用，必須改善其鑄態(tài)組織，進(jìn)而提升其性能。目前，在鋁合金工業(yè)生產(chǎn)中，普遍采用向熔體中添加Al-Ti-B中間合金的方法以達(dá)到晶粒細(xì)化的目的，而Al-Ti-B中間合金的制備國內(nèi)外普遍采用氟鹽反應(yīng)法。盡管該中間合金能對鋁合金具有一定的細(xì)化效果，但是此中間合金的制備周期長，能耗大，金屬的氧化燒損嚴(yán)重，合金組織的金屬間化合物TiAl₃顆粒一般比較粗大，尺寸都在80μm以上，加大了中間合金的響應(yīng)時間。而且TiB₂粒子聚集團(tuán)分散性差，使中間合金的細(xì)化性能達(dá)不到理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種晶粒細(xì)化劑及在鋁合金輪轂中的應(yīng)用方法。本發(fā)明可大大縮短反應(yīng)制備時間，降低鋁熔體的氧化燒損，而且中間合金鑄態(tài)組織中的TiAl₃呈細(xì)小顆粒狀，尺寸在40μm以下，且大小均勻，分布狀況優(yōu)良，從而提高Al-Ti-B中間合金的細(xì)化能力。經(jīng)過該細(xì)化劑細(xì)化的鋁合金液生產(chǎn)的鋁合金輪轂可全面提高其拉伸強(qiáng)度及抗疲勞性能。

本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：

(1)反應(yīng)塊的制備：將參與反應(yīng)的粉末狀A(yù)l、Ti、B分別按質(zhì)量百分比的65-75％，15-30％，5-10％的配比進(jìn)行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應(yīng)爐中預(yù)熱至1000K左右，反應(yīng)持續(xù)30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至450-460℃，按擠壓比15∶1擠壓成反應(yīng)塊；

(2)基體合金的熔煉：將含硅6.5-7.5％、鎂0.3-0.45％的鋁錠在720-750℃的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；

(3)反應(yīng)塊的注入：將反應(yīng)塊放入電磁感應(yīng)爐中進(jìn)行加熱干燥，并在30分鐘內(nèi)將反應(yīng)塊預(yù)熱至200℃--300℃并保溫1小時；然后按基體熔液的5-10％(質(zhì)量百分比)用鐘罩分批壓入750℃的熔體內(nèi)，保溫20min，反應(yīng)塊在熔體中進(jìn)行熱爆合成反應(yīng)，強(qiáng)放熱致使反應(yīng)塊開裂、分散。再對上述熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌時間5-10min，轉(zhuǎn)速80-100轉(zhuǎn)/分鐘。使合成產(chǎn)物完全稀釋，分散于鋁熔體中。經(jīng)過該方法制備的鋁合金液，TiAl₃相的溶解和擴(kuò)散時間大大降低，TiB₂粒子的分散性大幅度提高，有利于其細(xì)化作用的發(fā)揮，鑄態(tài)晶粒尺寸可得到有效控制；

(4)澆鑄：首先將模具加熱至250-300℃，然后調(diào)整熔體的溫度至720-750℃，以0.1-0.15MPa的壓力把金屬液壓進(jìn)模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

(1)反應(yīng)塊的制備：將參與反應(yīng)的粉末狀A(yù)l、Ti、B分別按質(zhì)量百分比的75％，15％，10％的配比進(jìn)行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應(yīng)爐中預(yù)熱至1000K左右，反應(yīng)持續(xù)30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至460℃，按擠壓比15∶1擠壓成反應(yīng)塊；

(2)基體合金的熔煉：將含硅6.5％、鎂0.45％的鋁錠在740℃的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；

(3)反應(yīng)塊的注入：將反應(yīng)塊放入電磁感應(yīng)爐中進(jìn)行加熱干燥，并在30分鐘內(nèi)將反應(yīng)塊預(yù)熱至250℃并保溫1小時；然后按基體熔液的8％(質(zhì)量百分比)用鐘罩分批壓入750℃的熔體內(nèi)，保溫20min，反應(yīng)塊在熔體中進(jìn)行熱爆合成反應(yīng)，強(qiáng)放熱致使反應(yīng)塊開裂、分散。再對上述熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌時間10min，轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌后靜置5min待用；

(4)澆鑄：首先將模具加熱至260℃，然后調(diào)整熔體的溫度至750℃，以0.15MPa的壓力把金屬液壓進(jìn)模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。

實(shí)施例2：

(1)反應(yīng)塊的制備：將參與反應(yīng)的粉末狀A(yù)l、Ti、B分別按質(zhì)量百分比的65％，25％，10％的配比進(jìn)行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應(yīng)爐中預(yù)熱至1000K左右，反應(yīng)持續(xù)30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至450℃，按擠壓比15∶1擠壓成反應(yīng)塊；