CN103192064A

CN103192064A - 一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法

Info

Publication number: CN103192064A
Application number: CN2013101526556A
Authority: CN
Inventors: 陈子勇; 庄云平; 庄江华; 丁家伟; 耿德英; 李锡汉; 孙健; 戴艳
Original assignee: DANYANG BAISITE NEW ALLOY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DANYANG BAISITE NEW ALLOY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-07-10

Abstract

一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，属于细化剂技术领域，细化剂物相包括α-Al、TiAl₃、TiC、TiB₂。包含如下的质量百分比组份，Ti：5wt％，C：0.1-0.3wt％，B：0.5-1wt％，余量为Al；B/C的质量比＝4/1。将B4C粉末、钛粉混合均匀，300℃加热2小时去除水分；将铝锭加热熔化，覆盖冰晶石；将熔体升温至需要的反应温度，在铝熔体表面撒入混合粉末，搅拌反应，压入C₂Cl₆精炼，扒渣，浇注。本发明解决了TiC粒子制备难的问题，同时制备出含TiB₂的高效细化剂，熔体反应法制备过程简单，操作容易。

Description

一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法

技术领域

本发明属于细化剂技术领域，特别涉及一种铝合金复合细化剂及制备方法。

背景技术

添加晶粒细化剂不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。近年来随着对铝合金细化剂的研究，开发出Al-Ti-C晶粒细化剂。Al-Ti-C晶粒细化剂中的TiC粒子尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与Al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。由于C在Al中的润湿性较差，制备十分困难，通过强烈搅拌或者高温反应制备Al-Ti-C晶粒细化剂，增加了制备成本，限制了Al-Ti-C晶粒细化剂的广泛应用。将单质石墨粉以氧化物的形式添加，可解决石墨在铝熔体中润湿问题，提高制备效率。

发明内容

本发明采用熔体反应法以成本，研制一种高效、长效、洁净的Al-Ti-B-C复合变质细化剂。

为解决上述问题，本专利主要技术方案为：利用熔体反应法，制备一种复合变质细化剂。

1、一种Al-Ti-B-C复合变质细化剂，包含如下的质量百分比组份，Ti：5wt％，C：0.1-0.3wt％，B：0.5-1wt％，余量为Al；B/C的质量比＝4/1，细化剂物相包括α-Al、TiAl3、TiC、TiB2相等。细化剂中TiC粒子尺寸在0.5μm以下，均匀分布且呈球状；TiB2在2μm以下，且呈疏松团状；TiAl3粒子10um以下，均匀分布，且成块状。其制备的细化剂不仅包含TiC，同时还包含TiB2，解决了Al-Ti-C制备困难的问题。

上述复合变质细化剂的制备方法，Ti粉末和B₄C粉末状加入，采用熔体反应法制备，具体包括以下步骤：

(1)原料准备，按要求称量钛粉、B₄C粉末、铝锭，Ti：5wt％，B/C的质量比＝4/1，铝锭纯度99.9％；

(2)将钛粉、B₄C粉末、混合均匀，300℃加热2小时去除水分；

(3)利用井式电阻炉将铝锭加热至780-800℃，待铝锭完全熔化，覆盖一层冰晶石覆盖剂；将熔体升温至800-900℃，将加热的粉末均匀撒在铝熔体表面，石墨棒均匀搅拌，反应10min；反应完成后，静置5min，压入C₂Cl₆精炼，扒渣，将铝熔体浇注到已预热250℃的钢模中，获得Al-Ti-B-C复合细化剂。

上述优选冰晶石和C₂Cl₆在100℃加热1h，去除水分；将模具和扒渣勺等工具涂刷一层涂料，防止Fe杂质元素污染细化剂。选用石墨坩埚进行熔炼，石墨棒搅拌，防止Si的污染。

钛粉325目，B₄C粉末纯度大于90％。铝熔体达到一定温度，撒入混合粉末，均匀搅拌，使其发生反应。

本发明解决了TiC制备难的问题，制备的细化剂同时还包含TiB₂，提高了制备的细化剂效率，是一种稳定、长效、高效的Al-Ti-B-C复合变质细化剂。

具体实施方式

实施例1

熔体反应法制备Al-5Ti-1B-0.25C细化剂过程如下：

1.原料准备，细化剂由铝锭、钛粉、B₄C、C₂Cl₆和冰晶石覆盖剂制备。其中铝锭纯度99.9％，粉末粒度，Ti粉325目，B₄C粉纯度大于90％。

2.制备1Kg的细化剂，按要求称量B₄C、钛粉、铝锭，铝烧损率为3％。要求Ti：5wt％，B/C的质量比＝4/1，余量为Al；

3.将钛粉、B₄C粉末混合均匀，300℃加热2小时去除水分

4.冰晶石和C₂Cl₆在100℃加热1h，去除水分。

5.将模具和扒渣勺等工具涂刷一层涂料，防止Fe杂质元素污染细化剂。选用石墨坩埚进行熔炼，石墨棒搅拌，防止Si的污染。

6.利用井式电阻炉将洗净的铝锭加热到780℃，待铝锭完全熔化，覆盖一层冰晶石，防止铝的氧化和吸气。再将炉温升至850℃，将加热后混合均匀的粉末撒在铝熔体表面，石墨棒均匀搅拌，使其发生反应，反应10min；加入3％wt的C₂Cl₆进行精炼除气，静置5min；用扒渣勺扒除表面的熔渣和氧化皮；待温度降为720℃，浇注到已预热250℃钢模中，获得Al-5Ti-1B-0.25C复合细化剂。此法制备的细化剂，粒子尺寸小，且分布均匀。

实施例2

熔体反应法制备A1-5Ti-0.4B-0.1C细化剂

将由铝锭、钛粉、B₄C粉按成分要求配比，将钛粉、B4C粉末混合均匀，300℃加热2小时去除水分。利用井式电阻炉将洗净的铝锭加热到780℃，待铝锭完全熔化，覆盖一层冰晶石，防止铝的氧化和吸气；将炉温升至900℃，撒入混合好的粉末，石墨棒均匀搅拌，使其发生反应，反应10min；加入3％wt的C₂Cl₆进行精炼除气，静置5min；用扒渣勺扒除表面的熔渣和氧化皮；待温度降为720℃，浇注到已预热250℃钢模中，获得Al-5Ti-0.4B-0.1C细化剂。

Claims

1.一种Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，包含如下的质量百分比组份，Ti：5wt％，C：0.1-0.3wt％，B：0.5-1wt％，余量为Al；B/C的质量比＝4/1，细化剂物相包括α-Al、TiAl₃、TiC、TiB₂。

2.根据权利要求1所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，细化剂中TiC粒子尺寸在0.5μm以下，均匀分布且呈球状；TiB₂在2μm以下，且呈疏松团状；TiAl₃粒子10um以下，均匀分布，且成块状。

3.根据权利要求1所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，B/C的质量比＝4/1。

4.根据权利要求1所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)原料准备，按要求称量B₄C粉末、钛粉、铝锭，铝锭纯度99.9％；

(2)将钛粉、B₄C粉末混合均匀，300℃加热2小时去除水分；

(3)利用井式电阻炉将铝锭加热至780-800℃，待铝锭完全熔化，覆盖一层冰晶石覆盖剂；再将熔体升温至800-900℃，将加热的粉末均匀撒在铝熔体表面，石墨棒均匀搅拌，反应10min；反应完成后，静置5min，压入C₂Cl₆精炼，扒渣，将铝熔体浇注到已预热250℃的钢模中，获得Al-Ti-B-C变质细化剂。

5.根据权利要求4所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，冰晶石和C₂Cl₆在100℃加热1h，去除水分。

6.根据权利要求4所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，将模具和扒渣勺工具涂刷一层涂料，防止Fe杂质元素污染细化剂。

7.根据权利要求4所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，选用石墨坩埚进行熔炼，石墨棒搅拌，防止Si的污染。

8.根据权利要求4所述的Al-Ti-B-C细化剂及制备方法，其特征在于，钛粉325目，B₄C纯度大于90％。