[发明专利]锌-铝-钛中间合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌-铝-钛中间合金及其制备方法，所制备的锌-铝-钛中间合金可用于细化锌-铝合金的晶粒组织，属于金属合金材料技术领域。

背景技术

含铝量高于5wt.%的锌-铝合金具有优良的力学和加工性能，具有广阔的市场应用潜力。但是这类锌-铝合金在凝固过程中容易生成发达的初生α-Al树枝晶，导致缩孔、缩松及晶内成分偏析缺陷，带来力学性能的下降和产品潜在的老化危险。为了克服以上问题，实际生产中需要向锌-铝合金中添加晶粒细化剂以细化晶粒。

目前已经发现铈、镧、锆、锰、钛、锶等元素对锌-铝合金产生晶粒细化作用，这些元素主要以铝基中间合金（如Al-Sr中间合金）、盐类（如K₂TiF₆、K₂ZrF₆）、稀土形式加入待细化的锌-铝合金，这些细化剂在实际使用过程中会出现很多问题：稀土和铝基中间合金熔化温度大大高于锌-铝合金熔炼温度，为使细化剂熔入锌-铝合金并分布均匀，细化时需要提高熔炼温度或延长保温时间，这会大大提高生产成本；锌-铝合金加入铝基中间合金细化剂之后铝含量会产生较大的变化，进而可能会产生某些性能的改变；盐类加入锌-铝熔体中后有效细化元素的吸收不稳定，使加入量无法精确控制，且细化过程中会产生其它盐类化合物，成为锌-铝合金中的夹杂物而恶化其力学性能。

发明内容

本发明主要目的是提供一种适合锌-铝合金晶粒细化用的锌-铝-钛中间合金，该中间合金能够克服上述问题，对锌-铝合金具有很好的晶粒细化作用。

本发明还提供了该中间合金的制备方法。

本发明是通过以下措施实现的：

一种锌-铝-钛中间合金，其特征是:其组成成分及含量为：铝2.94-40wt.%，钛4-16wt.%，其余为锌。

上述中间合金中，钛与铝的重量比小于1.37:1。

上述中间合金中，优选的，铝5-30wt.%，钛5-10wt.%，其余为锌。

上述中间合金中，钛元素主要以TiAl_3-xZn_x化合物粒子形式均匀镶嵌于中间合金的基体中，所述基体为锌基体或锌-铝基体；所述TiAl_3-xZn_x具有与Zn₃Ti相同的立方晶体结构，其中TiAl_3-xZn_x粒径为0.1-6μm，0.4<x<1.7。

本发明锌-铝-钛中间合金的制备方法，其特征是：

（1） 按配比取锌-铝合金和氟钛酸盐作为原料；

（2） 将锌-铝合金在600-780℃熔化，然后分批加入氟钛酸盐，完全加入后继续在此温度保温反应，使氟钛酸盐与锌-铝合金反应完全；

（3） 锌-铝合金与氟钛酸盐反应后形成的熔体分成上下两层，去掉上层油状物，将下层合金熔体充分搅拌后浇注入模具中，合金熔体凝固后即得锌-铝-钛中间合金。

上述制备方法中，所述氟钛酸盐为K₂TiF₆粉末或Na₂TiF₆粉末。

上述制备方法中，氟钛酸盐分批加入锌-铝合金熔体中，每批是锌-铝合金重量的5-30%，完全加入后保温反应2-15min。

本发明的中间合金由锌、铝、钛三种成分组成，其中钛主要与锌、铝元素形成TiAl_3-xZn_x(0.4<x<1.7) 化合物粒子，如果成分中铝的含量恰好满足TiAl_3-xZn_x中铝的含量，即铝全部进入化合物粒子中，那么化合物粒子就均匀地镶嵌于剩余的锌中，即所述锌基锌-铝-钛中间合金。如果加入的铝远多于化合物粒子的用量，那么化合物粒子就均匀镶嵌于剩余的锌-铝中，即所述的锌-铝基锌-铝-钛中间合金。