[發明專利]一種制備Al-Ti-C中間合金的方法

有效

• 申請號: 201811103620.2
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109055792B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張勝全;王準;王勝;申瑩瑩;丁萬武;王冰;何亮亮
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C21/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種Al?Ti?C中間合金的制備方法，其步驟為：（1）把氟鈦酸鉀和石墨粉按照預設比例研磨混合，預制成包含混合物的鋁藥芯絲；（2）預制的鋁藥芯絲連接到可調節電流的直流電源負極或可調節電流的交流電源上，另一端連接到石墨導電棒或石墨導電塊上；（3）把工業純鋁液溫度控制在800℃?1000℃，同時在鋁液表面覆蓋冰晶石或其它除渣劑；把石墨導電棒或石墨導電塊預先置入鋁液，再把預制的鋁藥芯絲放入鋁液上面產生電弧，使預制的鋁藥芯絲熔化，鋁液是連鑄流動的鋁液或定量的鋁液；（4）按Al?Ti?C中間合金成分要求，加入預制鋁藥芯絲到鋁液，經凈化處理連鑄連軋成型或澆注鑄錠軋制。

技術領域

本發明屬于有色金屬冶金和鑄造技術領域，具體涉及Al-Ti-C中間合金的制備技術。

背景技術

鋁及鋁合金是現代工業中應用最廣泛的一類有色金屬材料，在電力、機械制造、航空航天、交通運輸、建筑、包裝等行業中大量應用。隨著近年來科學技術和經濟的飛速發展，對鋁及鋁合金材料的性能要求也越來越高，而晶粒細化對提高鋁及鋁合金產品的性能有著非常重要的作用。鋁及鋁合金的細化通常經過快速冷卻、機械攪拌和添加細化劑來完成，而添加細化劑是操作簡單、細化效果最好的方法。目前使用最廣泛的細化劑主要有Al-Ti-B、Al-Ti-C中間合金，而Al-Ti-B合金因其使用效果及其它問題目前的使用量在減少。迄今為止，在生產Al-Ti-C合金的方法上不斷改進，制備Al-Ti-C中間合金的方法有熔體反應法、高溫自蔓延法和熱爆法等。

近年來，國內對提高Al-Ti-C合金的質量進行了大量的研究工作，取得了很大的進展，專利200610046996（制備Al-Ti-C中間合金的方法）用冰晶石為覆蓋劑，將鈦的氧化物、高純碳源及金屬鋁放入坩堝，還原鑄錠后即得Ａl-Ti-C中間合金；專利00410074369（一種Al-Ti-C中間合金的制備方法 ）將CaC₂、氟鈦酸鉀混合物加入鋁熔體中，除去熔體表面的浮渣，澆注成型制得Al-Ti-Ｃ中間合金；專利98119377（一種含鈦、碳的鋁基中間合金的制備方法），按比例向鋁液中加入氟鈦酸鹽、石墨粉和活化劑，除渣、澆鑄成錠，得到產品中間合金；專利200610127939（一種Al-Ti-C中間合金的制備方法）將將Al、Ti、C粉按比例混合并模壓成棒作為自耗電極，并熔煉；專利02156761（一種鋁鈦碳中間合金晶粒細化劑）在鋁液中加入碳質材料及鈦并攪拌。專利00123953.8（一種鋁－鈦－碳中間合金的制備方法）在感應爐中將工業純鋁加熱至1100-1350℃，然后同時加入純鈦和石墨粉，直接澆注成錠或通過連鑄連軋設備制備成線材。專利201710568449.1雖然利用了電弧的作用，但鈦粉的熔化、擴散在一定程度上限制了鈦與碳的反應，影響了TiＣ的形成。總體來看，雖然采用了不同的碳源和鈦源，可以生產晶粒細化劑Al-Ti-C合金，但工藝復雜，成本高，細化劑不能一次成型或TiＣ形成困難，使細化效果差，廢品率高，產品質量低。

上述專利從制備原理和制備技術上做了探究，取得了一定的進步，但這些制備方法不同程度存在以下問題：

1.Al-Ti-C合金中夾渣物含量高，熔化后使鋁液的粘度提高，夾雜物不易從鋁液中清除；

2.Al-Ti-C合金中存在大塊的金屬間化合物，有一定的變質作用，但另一方面在鋁液凝固過程中聚集長大相當于夾雜物，在后續加工過程中使產品的內在及表面質量降低，強度降低，變形性能惡化；

3.生產工藝復雜，先鑄錠然后用擠壓成型的方法，擠壓成變質劑所用絲的直徑，需要大型設備，并且組織不均勻，影響變質效果，難以實現規模化生產；

4.生產工藝不穩定，對操作工的要求高，產品的質量不穩定，影響后續產品的質量；

5.進入鋁液的鈦是由金屬鈦熔化而來的，在較短的時間熔化困難且易造成團聚，在合金中鈦分布不均勻。

因此，研發一種易于大量生產的Al-Ti-C中間合金的方法，并且中間合金中TiC顆粒細小、彌散分布成為該領域迫切需要解決的問題。

發明內容