[發明專利]一種TiB2/Al-Si-Mg合金

在審

• 申請號: 201410511485.0
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105441701A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 鄔青
• 申請（專利權）人: 鄔青
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/02;C22F1/043
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種TiB2/Al-Si-Mg合金，屬于合金性能優化技術領域。

背景技術

通過向鋁電解槽中加入TiO2粉末直接電解生產Al-Ti合金,已經進行了多年研究,結果表明,電解法生產Al-Ti合金具有Ti回收率高、成分容易控制、Ti在熔體中分布均勻、生產成本低等特點。但其力學性能還不能很好的滿足工業要求。

發明內容

本發明要解決的問題：提供一種TiB2/Al-Si-Mg合金，旨在提高合金力學性能，以滿足工業要求。

本發明的技術方案：

一種TiB2/Al-Si-Mg合金，材料包括電解法生產的Al-Ti合金、Al-B中間合金、純硅、純鎂以及純鋁和Al-5%Ti中間合金，按Ti、B質量比大于2.22:1的比例配制原料合金及相應數量的純硅和純鎂,用于制備TiB2質量百分含量為1.0%的合金；合金制備均在7.5kW坩堝電阻爐中進行。

將電解Al-Ti合金、純鎂、純硅一起放入石墨坩堝,加熱熔化,并將熔體溫度升至750度,經充分攪拌后加入Al-B中間合金,在其熔化的過程中進行適當攪拌,以保證Ti、B原子能充分地反應,用Al-5%Ti中間合金和純鋁調配鈦、硼含量使其達到目標含量；然后,通氬氣除氣,扒渣后澆入預熱溫度為150度的金屬模具；澆鑄完成后,對樣品進行535度固溶8h、60度水淬、135度時效8h熱處理。

所述模具為標準的金屬拉伸試樣模具。

本發明的有益效果：

本發明通過向電解Al-Ti合金熔體中加入適量的Al-B中間合金，成功制備出了不同TiB2含量的TiB2/Al-Si-Mg合金，表明用該方法制備TiB2粒子較低含量的增強Al基合金是可行的；原位反應生成的TiB2粒子對Al-Si-Mg合金的力學性能有明顯影響，隨TiB2粒子含量的增加,合金的強度有所下降，但塑性卻大幅提高，合金的綜合力學性能有所改善。

具體實施方式：

實施例：

本發明材料包括電解法生產的Al-Ti合金、Al-B中間合金、純硅、純鎂以及純鋁和Al-5%Ti中間合金。按Ti、B質量比大于2.22:1的比例(Ti過量0.1%)配制原料合金及相應數量的純硅和純鎂，用于制備TiB2質量百分含量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.2%的試驗合金。合金制備均在7.5kW坩堝電阻爐中進行。具體的制備過程是:將電解Al-Ti合金、純鎂、純硅一起放入石墨坩堝,加熱熔化,并將熔體溫度升至750度,經充分攪拌后加入Al-B中間合金,在其熔化的過程中進行適當攪拌,以保證Ti、B原子能充分地反應,用Al-5%Ti中間合金和純鋁調配鈦、硼含量使其達到目標含量。然后,通氬氣除氣,扒渣后澆入預熱溫度為150度的金屬模具。所用模具為標準的金屬拉伸試樣模具。澆鑄完成后,對樣品進行535度固溶8h、60度水淬、135度時效8h熱處理,并按國標GB/T63975金屬拉伸試驗試樣6的規定加工成直徑為10mm的標準拉伸試樣。用MTS810型試驗機進行力學性能試驗,測得強度和延長率數據。拉伸試驗后選取典型試樣,在不同TiB2粒子含量試樣的同一位置切取樣品。分析結果如表1所示。

表2給出的是TiB2/Al-Si-Mg試驗合金力學性能的試驗結果。可以看出,隨TiB2粒子含量的增加,合金的強度雖有所下降,但伸長率卻大幅提高，這表明，原位反應生成的TiB2粒子對Al-Si-Mg合金的力學性能影響顯著。原位反應生成的部分TiB2粒子在熔體中0.1%過量鈦的作用下,可以作為A-Al的形核中心,使晶粒得到細化。然而,隨Ti、B含量的增加,原位反應生成的細小TiB2粒子數目增多,而熔體中過量Ti的含量并沒有增加,所以,大部分的TiB2粒子并不能成為A-Al的形核核心,而在熔體凝固過程中被推向晶粒邊界,大量TiB2粒子在晶粒邊界的聚集可對晶粒長大起阻礙作用。所以,隨TiB2粒子含量的增加,晶粒尺寸變小,這與我們觀察結果一致。晶粒尺寸隨TiB2粒子含量的增加而減小,導致晶粒內部的位錯源到晶界的距離減小,晶粒內的空位數目和所塞積的位錯數目也會減少,位錯與空位以及位錯間的彈性交互作用的機遇相應減少,位錯將易于運動,從而使合金表現出更好的塑性。此外,細晶粒為同時在更多的晶粒內開動位錯和增殖提供了機遇,亦即細晶粒能使變形更為均勻,所以,隨TiB2粒子含量的增加,試驗合金表現出更高的塑性。然而,隨著TiB2粒子在晶界的大量集中,也在一定程度上弱化了晶界,這可能是TiB2/Al-Si-Mg試驗合金拉伸強度隨TiB2粒子含量增加而降低的主要原因。