[發明專利]鋁及其合金用Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201611047241.7
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106756178B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 韓延峰;陸樹生;張佼;顧孫望;尤偉任;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海中天鋁線有限公司
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/03;C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明公開一種鋁及其合金用Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑及其制備方法，晶粒細化劑包括如下各重量含量的組分：1.00－8.00％Ti，0.50－1.50％B，0.05－1.00％Fe，余量為Al。制備方法為：分別稱取氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀、工業純鐵及工業純鋁，并將氟鈦酸鉀與氟硼酸鉀均勻混合；升溫熔化所稱取的工業純鋁與工業純鐵；將氟鈦酸鉀與氟硼酸鉀混合粉末壓入鋁熔體中，并對熔體進行機械攪拌；使熔體自然冷卻，得到Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑。本發明在Al－Ti－B三元系中，添加第四組元Fe，利用Fe與TiB₂粒子間的交互作用，解決鋁合金中Zr、Cr等元素引起的Al－Ti－B晶粒細化劑中毒問題。

技術領域

本發明涉及一種鋁及其合金領域的晶粒細化劑及其制備方法，具體是一種Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑及其制備方法。

背景技術

晶粒尺寸和形態是鋁及其合金鑄態組織的重要特征，由細小均勻等軸晶粒構成的鑄態組織，整體呈各向同性，并且具有高強、高塑韌的優良綜合力學性能，以及良好的后續變形加工工藝性能。鋁及其合金在成為最終產品前都需要經歷凝固過程，而凝固組織是母態，從本質上影響其后續加工性能和最終使用性能，因此控制鑄錠組織十分重要，而如何熔鑄出細小的等軸晶粒一直是鑄造行業追求的目標之一。

目前，向熔體中添加Al－Ti－B晶粒細化劑，因其工藝簡單方便、晶粒細化效果優異，在鋁及其合金鑄態組織微細化處理工業生產中被廣泛應用。其產生晶粒細化的主要原因為細化劑中存在優異形核基底TiB₂，且富余的溶質Ti對Al的晶粒長大具有顯著的抑制作用。但對于含有Zr、Cr等元素的鋁合金，添加Al－Ti－B晶粒細化劑進行晶粒細化時，存在“中毒”現象，細化效果明顯衰減，這一問題長期以來一直困擾著鋁加工行業。

發明內容

本發明的目的是克服Al－Ti－B晶粒細化劑現有的上述不足和缺陷，通過添加第四組元Fe，利用Fe與TiB₂間的交互作用，提供一種鋁及其合金用Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

根據本發明第一方面，提供一種鋁及其合金用Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑，包括如下各重量含量的組分：1.00－8.00％Ti，0.50－1.50％B，0.05－1.00％Fe，余量為Al。

優選地，所述Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑中，Ti重量百分含量為3.00－6.00％，在該條件下可以更好的提高本發明晶粒細化劑的細化性能。

優選地，所述Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑中，B重量百分含量為0.70－1.20％，在該條件下可以更好的提高本發明晶粒細化劑的細化性能。

優選地，所述Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑中，Fe重量百分含量為0.20－0.50％，在該條件下可以更好的提高本發明晶粒細化劑的細化性能。

更優選地，所述Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑中，Ti重量百分含量為3.00－6.00％，B重量百分含量為0.70－1.20％，Fe重量百分含量為0.20－0.50％。

根據本發明第二方面，提供一種上述鋁及其合金用Al－Ti－B－Fe晶粒細化劑的制備方法，步驟如下：

(1)按照生成重量百分比為：1.00－8.00％Ti，0.50－1.50％B，0.05－1.00％Fe，其余Al的量，分別稱取氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀、工業純鐵及工業純鋁，并將氟鈦酸鉀與氟硼酸鉀均勻混合；

(2)升溫熔化所稱取的工業純鋁與工業純鐵，使工業純鐵充分熔解入鋁熔體；

優選地，所述升溫熔化所稱取的工業純鋁與工業純鐵，是指：升溫至750－850℃先將所稱取的工業純鋁在電阻爐中熔化，然后加入所稱取的工業純鐵，保溫一段時間，使工業純鐵充分熔解入鋁熔體。