[發明專利]一種(ScAl3

有效

• 申請號: 202010100328.6
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111286638B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李諾;付國燕;王瑋瑋;杜尚超;劉召波;李曉艷;付云楓;孫寧磊
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

本發明提供了一種(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基復合孕育劑、其制備方法和應用。包括：步驟S1，將三氧化二鈧粉末和純鋁進行鑄錠，得到鋁鈧氧中間合金鑄錠；步驟S2，對鋁鈧氧中間合金鑄錠進行快速凝固處理，得到(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基復合孕育劑。上述制備方法只需兩個步驟即可得到(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基復合孕育劑，制備工藝簡單；鑄錠和快速凝固處理均為冶金領域的常用技術，生產效率較高，便于工業化應用。得到的(ScAl₃+Al₂O₃+Sc₂O₃)/Al基孕育劑中增強相顆粒尺寸細小、分布彌散，克服了現有孕育劑中增強相顆粒尺寸粗大，易偏聚的缺點。

技術領域

本發明涉及鋁合金冶煉技術領域，具體而言，涉及一種(ScAl₃+Al₂O₃+ Sc₂O₃)/Al基復合孕育劑、其制備方法和應用。

背景技術

通過添加孕育劑（晶粒細化劑）的方法來細化鋁合金晶粒組織，已被證實為目前最簡單實用，也是最為有效的晶粒細化方法之一，目前工業生產中普遍采用該方法來細化鑄態鋁合金晶粒。該方法具有簡單實用、經濟高效等優點，且孕育劑的添加量僅為鋁合金的千分之幾。目前，工業生產中最常用的為鋁鈦硼孕育劑（Al-Ti-B孕育劑）及鋁鈦碳孕育劑（Al-Ti-C孕育劑）。鋁鈦硼孕育劑中的TiAl₃相、TiB₂相均可作為異質形核核心粒子，使鋁晶粒依附其形核、長大，從而達到變質細化鋁合金的效果。Al-Ti-B孕育劑細化效率較高，但TiB₂相易聚集沉淀，割裂鋁合金基體，影響最終鋁合金制品的質量。而Al-Ti-C孕育劑中C與鋁基體潤濕性差、TiC穩定性差，細化效果不及Al-Ti-B孕育劑。Al-Ti-B孕育劑及Al-Ti-C孕育劑中都含有脆性TiAl₃相，TiAl₃相在鋁基體中聚集，不但會使材料變脆，還會嚴重降低鋁合金綜合力學性能。工業中常用的傳統鑄造方法、粉末冶金方法制備的Al-Ti-B孕育劑及Al-Ti-C孕育劑中，普遍存在著雜質元素含量較高、晶粒組織粗大、成分分布不均，增強相易偏聚等缺點。

近年來隨著復合材料制備技術的快速發展，將含有顆粒增強相的復合材料作為孕育細化劑入到熔融鋁合金中，在變質細化鋁合金晶粒的同時，增強相顆粒可對鋁合金起到第二相強化作用，從而大副提高鋁合金綜合力學性能。

授權公告號CN102864343B的中國專利采用等離子冶金氮化的方法，制備出AlN-TiN/Al原位鋁基復合孕育劑，該孕育劑對鋁合金的變質細化作用，主要是由于其有效成分TiN（晶格常數是a=0.4242 nm）與α-Al的晶格常數（a=0.4049 nm）非常接近，可作為α-Al異質形核的有效的形核核心，α-Al的形核，從而細化鋁合金的晶粒尺寸。上述等離子冶金氮化的方法采用等離子冶金氮化技術，將真空電弧熔煉制得的Al-10Ti-1B中間合金放入石墨坩堝內，在坩堝上蓋一個中間有洞的石墨蓋子，由等離子噴槍產生氮等離子射流以等離子火焰的形式噴出，然后通過石墨蓋子上的孔洞與Al-10Ti-1B中間合金接觸，上述氮化處理共進行3次；之后再通過快速凝固技術得到復合孕育劑。其中，控制等離子噴槍功率21KW、電弧電流300A，等離子氣體流量為N₂ 50 L/min和Ar 50 L/min。該方法須經過電弧熔煉－等離子氮化－快速凝固三步完成，存在操作工藝步驟復雜、不能連續反應；氮化反應速度慢、生成物效率低，氮化程度不易且不利于大規模工業生產；能耗及生產成本較高等缺點。

發明內容