[發(fā)明專利]一種鋁合金復合細化、強化劑及其制備方法和裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910812132.7 | 申請日： | 2019-08-30 |
| 公開（公告）號： | CN110551910B | 公開（公告）日： | 2022-03-22 |
| 發(fā)明（設計）人： | 怯喜周;武林;彭艷杰;張帥;邢丹;陳剛;趙玉濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 江蘇大學 |
| 主分類號： | C22C1/06 | 分類號： | C22C1/06;C22C1/03;C22C21/00 |
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| 地址： | 212013 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋁合金 復合 細化 強化 及其 制備 方法 裝置 | ||
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特指一種用于鋁及鋁合金的復合細化、強化劑及制備方法和裝置。首先將純鋁置于熔煉爐坩堝中熔化至一定溫度、使鋁熔體的頂部超過坩堝中電磁循環(huán)裝置的上部入口、并在坩堝頂部加入鋁合金覆蓋劑，將稱量并經(jīng)過預處理的Ti、B2O3、Zr、C粉或屑從電磁循環(huán)裝置的加料口加入，然后啟動電磁循環(huán)裝置，經(jīng)過一段時間的循環(huán)反應復合獲得所需的復合細化、強化劑。本發(fā)明所制備的復合細化、強化劑，不僅具有傳統(tǒng)Al?Ti?B系高效細化、Al?Ti?C系長效細化的特點，而且包含大量亞微米和納米級的TiB2、ZrB2、TiC、ZrC增強體顆粒，在提高細化效果的同時，最終彌散分布于合金基體中起到彌散強化的效果。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特指一種用于鋁及鋁合金的鋁-鈦-鋯-碳-硼復合細化、強化劑中間合金及制備方法和裝置。
背景技術(shù)
隨著鋁合金在高新技術(shù)領(lǐng)域的應用日益增加，獲得細小均勻等軸晶粒的鋁合金有著廣闊的市場應用前景。工業(yè)生產(chǎn)中，向熔體中添加晶粒細化劑是最為經(jīng)濟實用的細化晶粒、提高合金綜合力學性能的方法。鋁-鈦-硼中間合金作為使用最廣泛的細化劑具有長效細化的特點，可有效防止粗大的等軸晶、柱狀晶及羽化晶的形成，目前全球約75％的鋁及鋁合金采用鋁-鈦-硼中間合金進行晶粒細化，但鋁-鈦-硼中間合金的主要反應原料為含氟化合物，在合金制備過程中產(chǎn)生大量的氟化物煙塵、對環(huán)境造成了極大污染。鋁-鈦-碳中間合金細化劑，具有細化效率高、生產(chǎn)綠色無污染的優(yōu)點，但碳在鋁液中的潤濕性很差，合金化困難，成為其規(guī)模化穩(wěn)定制備的瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有鋁-鈦-硼細化劑制備過程中產(chǎn)生大量氟化物煙塵，對環(huán)境造成極大污染，鋁-鈦-碳細化劑制備過程中碳在鋁液中的潤濕性差，制備困難的不足；提出了一種綠色長效的鋁合金復合細化、強化劑及其制備裝置，所制備的鋁-鈦-鋯-碳-硼復合細化、強化劑中間合金可在有效細化鋁及鋁合金的同時，中間合金中大量的微納米粒子彌散于合金中，起到有效的彌散強化作用。
本發(fā)明設計的電磁循環(huán)復合一體化裝置，一方面通過添加覆蓋劑形成覆蓋層和二級閥門的保護避免反應組元的損失，另一方面通過電磁泵的不斷循環(huán)使成分均勻。
本發(fā)明采用自主設計的電磁循環(huán)復合一體化裝置，裝置包括熔煉爐，其特征在于，在熔煉爐一側(cè)加設循環(huán)管道，循環(huán)管道下方拐角內(nèi)放置電磁泵，循環(huán)管道上方設有一加料口，加料口內(nèi)設有二級閥門。
利用上述裝置制備鋁合金復合細化、強化劑的方法，通過以下具體步驟進行：
(1)將鋁基材料放入電磁循環(huán)一體化裝置中并加熱至一定溫度使鋁基材料熔化，然后加入鋁合金覆蓋劑形成覆蓋層；
(2)加料口中設有兩級閥門，打開一級閥門，將經(jīng)過預處理的Ti、B2O3、Zr、C粉末或屑加入加料口，關(guān)閉一級閥門，打開二級閥門，經(jīng)過預處理的Ti、B2O3、Zr、C粉末或屑落入循環(huán)管道內(nèi)；
(3)打開電磁泵使金屬熔體通過循環(huán)管道循環(huán)流動，通過循環(huán)管道循環(huán)流動，將Ti、B2O3、Zr、C粉末或屑帶入鋁合金熔體中進行反應復合，循環(huán)一段時間待反應結(jié)束后、關(guān)閉加熱、關(guān)閉電磁泵，扒渣、精煉，待熔體冷卻至一定溫度后澆鑄成型。
所述的一種鋁合金復合細化、強化劑主要指鋁-鈦-鋯-碳-硼中間合金,各組分的質(zhì)量百分比分別為：鋁85.00％～94.50％，鈦2.50％～8.50％，鋯2.00％～3.00％，碳0.50％～1.50％，硼0.50％～3.50％。
所述的電磁循環(huán)復合一體化裝置是在常用的熔煉爐的基礎上改良設計的新型熔煉爐，主要是在爐子的側(cè)面加入一個帶有電磁泵和加料口的循環(huán)管道。
所述的鋁基材料一般采用純鋁。
所述的步驟(1)中的一定溫度指的是850～1200℃。
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