[發(fā)明專利]Al-Ti-B-N、Zn-Al-Ti-B-N中間合金的制備方法及其所得的中間合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110434929.1
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102517477A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王振卿;王開通;楊中喜;耿浩然
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03;C22C1/02;C22C32/00
• 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)明涉及中間合金的制備方法及其所得的中間合金，具體涉及Al-Ti-B-N或Zn-Al-Ti-B-N中間合金的制備方法及其所得的Al-Ti-B-N或Zn-Al-Ti-B-N中間合金，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁合金、鋅-鋁合金的實際生產(chǎn)中，通常采用向熔體中添加晶粒細(xì)化劑的方法以提高鑄造效率、細(xì)化晶粒組織、減少合金凝固過程中氣孔、縮松、成分偏析等結(jié)構(gòu)缺陷，從而達(dá)到改善合金表面性能、提高強(qiáng)度等力學(xué)性能的目的。

含有TiB₂粒子和適量鈦（在鋁基體中主要以TiAl₃化合物形式存在）的Al-Ti-B中間合金是目前生產(chǎn)中常用的鋁和鋁合金晶粒細(xì)化劑。這一中間合金細(xì)化劑的制備方法通常是將含有Ti和B元素的氟鹽（如K₂TiF₆，KBF₄）加入鋁液中進(jìn)行反應(yīng)，在鋁液中直接生成TiB₂粒子。這一制備方法在反應(yīng)過程中會釋放出其它氟鹽，如KF、K₂AlF₆等，這些氟鹽在合金熔煉過程中熔化并覆蓋于鋁液表面，對坩堝等熔煉工具有嚴(yán)重的腐蝕作用，同時易揮發(fā)形成煙霧，嚴(yán)重污染環(huán)境、危害生產(chǎn)工人的身體健康。而中間合金凝固后這些氟鹽又有可能以夾雜物的形式殘留于基體中，進(jìn)行晶粒細(xì)化時會隨同細(xì)化劑被一同加入到待細(xì)化的合金中，對待細(xì)化的合金組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。

Al-Ti-B中間合金也可用于鋅-鋁合金中α-Al晶粒的細(xì)化，但這一鋁基中間合金的熔化溫度（高于660℃）與常用鋅-鋁合金（含鋁低于50wt.%）的熔化溫度（390-570℃）差距較大，鋅-鋁合金熔煉過程中加入Al-Ti-B中間合金后會存在難以熔化或熔化不完全的問題，為此，進(jìn)行晶粒細(xì)化時需要提高鋅-鋁合金熔煉溫度或延長熔煉時間，這必然會使鋅-鋁合金生產(chǎn)成本大大提高，并加重鋅-鋁合金中鋅元素的燒損和氧化，降低合金性能。此外，Al-Ti-B中間合金的密度（約3g/cm³）與鋅-鋁合金的密度（約5?-7g/cm³）差別較大，這會進(jìn)一步導(dǎo)致中間合金加入到鋅-鋁合金熔體中后難以均勻分布。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有中間合金在制備方法上的不足，提供了Al-Ti-B-N中間合金和Zn-Al-Ti-B-N中間合金的制備方法，該方法不采用氟鹽，生產(chǎn)過程中無任何環(huán)境污染，操作簡便，成本低。

本發(fā)明還提供了采用上述方法制得的Al-Ti-B-N中間合金和Zn-Al-Ti-B-N中間合金，所制得的中間合金無鹽類雜質(zhì)污染物，可分別用于鋁合金和鋅-鋁合金的晶粒細(xì)化，具有比Al-Ti-B中間合金更高的細(xì)化效率。

本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的：

一種Al-Ti-B-N中間合金的制備方法，其特征是包括以下步驟：

（1）?按下列質(zhì)量比例稱取原料：純鈦0.01-12%，BN粉0.005-6%，純鋁錠余量；

（2）?將純鈦與BN粉混合均勻，平均分為若干份，備用；

（3）?將純鋁錠熔化至900-1200℃，然后將步驟（2）中的各份純鈦與BN粉的混合物分次壓入鋁液內(nèi)，每份混合物壓入后反應(yīng)1-3min，待所有的純鈦和BN粉都壓入鋁液后，繼續(xù)保溫反應(yīng)1-10min，然后停止加熱，反應(yīng)過程中保持熔體溫度在1300℃以下；?

（4）?將步驟（3）最終所得的合金液自然冷卻至850-1100℃，然后充分?jǐn)嚢韬辖鹨海贊沧⑷腓T模中，凝固后即得Al-Ti-B-N中間合金。

本發(fā)明還提供了一種Zn-Al-Ti-B-N中間合金的制備方法，其特征是包括以下步驟：

（1）?按下列質(zhì)量比稱取原料：純鈦0.005-6%，BN粉0.0025-3%，純鋁錠30-60%，純鋅錠余量；

（2）?將純鈦與BN粉混合均勻，平均分為若干份，備用；

（3）?將純鋁錠熔化至900-1200℃，然后將步驟（2）中的各份純鈦與BN粉的混合物分次壓入鋁液內(nèi)，每份混合物壓入后反應(yīng)1-3min，待所有的純鈦和BN粉都壓入鋁液后，繼續(xù)保溫反應(yīng)1-10min，然后停止加熱，反應(yīng)過程中保持熔體溫度在1300℃以下；?

（4）?將步驟（3）最終所得的合金液自然冷卻至800-1100℃，然后加入純鋅錠，保持合金液溫度在550-850℃使純鋅錠完全熔化，然后充分?jǐn)嚢韬辖鹨菏垢鹘M元混合均勻，最后將合金液澆注入鑄模中，凝固后即得Zn-Al-Ti-B-N中間合金。