[發明專利]用于晶粒細化的鋁鈮硼合金桿的制備方法

有效

• 申請號: 201811078966.1
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109385542B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李謙;許晉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22C21/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明提供一種用于晶粒細化的鋁鈮硼合金桿的制備方法，屬于晶粒細化劑材料制備領域。該合金由以下質量百分比的組分組成：2.5～3.5wt.％的Nb，0.2～0.5wt.％的B，余量為Al。其特征在于所述鋁鈮硼合金桿是由鋁鈮硼合金錠熱擠壓而成，主要包括以下步驟：備料及制備鋁鈮硼合金液，將鋁鈮硼合金液澆注成型，對鋁鈮硼合金錠進行預熱，將鋁鈮硼合金錠熱擠壓成合金桿。本發明由于采用熱擠壓法制備鋁鈮硼晶粒細化劑，克服了傳統工藝直接澆注成型時的NbAl₃和NbB₂顆粒易于團聚的問題。采用本發明制備的鋁鈮硼合金桿中NbAl₃和NbB₂顆粒分布均勻，具有更強的抗衰退性能和更高的細化效率。

技術領域

本發明涉及一種金屬晶粒細化劑制備方法，特別是涉及一種鋁硅合金用細化劑制備方法，應用于鋁合金冶煉技術領域。

背景技術

細晶強化是提高材料強度和塑形的重要手段之一，是改善鋁材質量的重要途徑。隨著鋁合金在高新技術領域的應用日益增多，對鋁合金的組織和性能的要求也越來越高，如何獲得最佳的鑄態組織是控制變形組織及其性能的基礎。想要獲得細小均勻的等軸晶組織，采取必要的晶粒細化手段必不可少。對于凝固組織微細化方法主要有化學法、熱控法與動態晶粒細化法。添加晶粒細化劑是化學法中的一種方式。它通過強化非均質形核過程達到細化晶粒和改善組織的目的。這種方法因不需要昂貴的設備和復雜的操作，并且具有優良的效果而被廣泛采用。

目前用于鋁工業生產的標準晶粒細化劑是Al-5Ti-1B細化劑。該合金中除了可溶的TiAl₃顆粒之外，還包含不可溶的TiB₂顆粒。盡管這款細化劑對于鍛造鋁合金來說效果顯著，但對于鑄造鋁合金而言，效果離期望還很遠。其糟糕效果與存在于鑄造鋁合金中的高含量Si有關。由于受硅致毒化效應的影響，Si與Ti反應形成Ti-Si或Ti-Al-Si化合物，從而降低TiAl₃和TiB₂的數量和效果。此外，因為TiB₂形核質點自身親和特性，使得大部分質點聚集成團簇狀分布，當加入至鋁熔體中，在較短時間內原先呈團聚狀的TiB₂粒子團分散性差，其形核能力未能充分發揮。

為了細化鋁硅鑄造合金的晶粒結構，人們相繼開發出其他體系的晶粒細化劑：Al-B合金和鋁鈮硼合金。

CN 104136640 A公開了“一種用于細化鑄造鋁合金晶粒結構的新方法”，將B源(KBF₄或Al-B中間合金)引入鋁熔體中，加入到熔體中的硼首先溶解，然后形成AlB₂顆粒，所述AlB₂顆粒在凝固過程開始時，為鋁的形核充當有效的基底。這種含有AlB₂的Al-B細化劑能有效細化中高硅(4≤Si≤10wt.％)鑄造鋁合金，且晶粒尺寸小于220微米。然而這種方法取決于待細化合金中的Ti含量的控制，當合金中Ti濃度在100ppm以上，AlB₂將轉變為TiB₂，繼而無法起到細化作用。對于一般的鑄造鋁合金，Ti含量作為雜質元素含量基本在0.01wt.％之上，因此Al-B細化劑距工業應用仍有距離。