[发明专利]含钒钛的铝中间合金细化剂与含钒钛的铝合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝及铝合金领域，涉及含钒钛铝的中间合金细化剂与含钒钛的铝合金以 及它们的制备方法。

背景技术

铝合金因重量轻、资源丰富、综合性能好等特点，已在机械、交通运输、航天与 军事工业等领域中得到广泛应用，其需求逐年增加。随着高新技术发展，对铝及铝合金 的综合机械性能提出更高的要求。根据Hall-Petch公式，细化晶粒是提高铝及铝合金的 强度和改善其塑性与韧性的有效手段。因此，可运用不同的晶粒细化方法来获得具有细 小的等轴晶组织的铝及铝合金，而向熔体中添加晶粒细化剂是最简便有效的方法。铝及 铝合金生产中，传统的细化剂多以含钛的碳化物、硼化物为主，但近十几年的工业应用 中，发现在使用过程中存在一些不足，如Al-Ti-B中间合金作为其晶粒细化剂，但因添加 此类细化剂而产生的TiB₂粒子会在铝液中聚集、沉淀，不仅导致对铝及铝合金晶粒的细 化效果的衰退，特别是对含Zr、Cr的铝合金，易造成TiB₂粒子“中毒”，甚至失去对铝 及铝合金的细化效果，而且由于TiB₂粒子团尺寸较大，不利于铝箔等制品的后续加工； 使用Al-Ti-C中间合金作为细化剂时，虽然添加细化剂产生的TiC粒子尺寸较小，且不像 TiB₂粒子那样易于聚集，因而在生产铝箔的时候更有潜力，但是液态铝与碳的润湿性较 差，且TiC粒子容易与铝熔体反应生成Al₄C₃，同样导致对铝及其合金的细化效果的快速 衰退。总之，由于传统的晶粒细化剂本身的一些缺陷，也同样制约了铝及铝合金综合性 能的提高。因此，有必要进一步的开发与研究新的细化剂和铝合金体系。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供含钒钛铝的中间合金细化剂、含钒钛 的铝合金以及它们的制备方法，以提高铝合金的综合性能。

一、含钒钛铝的中间合金细化剂及其制备方法

本发明所述含钒钛铝的中间合金细化剂，其组分包括铝、钒、钛、碳或/和氮，各组 分的重量百分数为：铝1～99％，钒0.01～77％，钛0.01～77％，碳0～20％，氮0～23％；其 中，碳、氮在所述中间合金细化剂中至少有一种存在。

本发明所述含钒钛铝的中间合金细化剂，其制备方法有以下五种。

1、第一种制备方法的工艺步骤：

(1)配料

原料为铝和含钒钛基料，按照上述含钒钛铝的中间合金细化剂所述的铝、钒、钛、 碳或/和氮的重量百分数计算和秤量所述原料；

(2)混合与成型

将步骤(1)配好的铝和含钒钛基料进行球磨，球磨时间以上述原料混合均匀为限， 然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；

(3)烧结

将步骤(2)制备的压坯置于热处理炉中，在通入氮气或氩气或氢气的气氛下烧结， 烧结温度300～750℃，保温时间0.5～4小时，保温结束后随炉冷却至100℃以下出炉，即 得到含钒钛铝的中间合金细化剂；