[发明专利]一种铝钛硼合金杆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于细化剂材料制备领域，具体涉及一种铝钛硼合金杆的制备方法。

背景技术

铝钛硼合金杆是纯铝及铝合金半连续铸造和连续铸轧生产中必不可少的细化剂，使用方法是通过自动喂杆机将铝钛硼合金杆连续加入到纯铝及铝合金半连续铸造和连续铸轧的流槽里，细化纯铝及铝合金半连续铸锭和连续铸轧板带坯的晶粒，提高铸锭和板带坯的塑形加工性能。

现有铝钛硼合金杆主要采用连铸连轧工艺生产，即将铝钛硼合金液直接连铸连轧成铝钛硼合金杆。由于铝钛硼合金液凝固过程中存在非平衡凝固特性，再加上铝钛硼合金液中TiB₂粒子数量众多且粒子之间具有很强的亲和性，导致连铸连轧铝钛硼合金杆的TiAl₃相呈粗大的块状，TiB₂粒子则呈团聚状。TiAl₃相尺寸粗大和TiB₂粒子团聚不仅会降低铝钛硼合金杆的晶粒细化能力，TiB₂粒子团聚还会使深加工后的纯铝及铝合金产品表面产生砂眼、针孔等缺陷。

随着近年来我国高精密、高光亮纯铝及铝合金型材、管材、棒材、板带箔材的发展，对铝钛硼合金杆的质量也要求越来越高，不仅要求铝钛硼合金杆具有更强的晶粒细化能力，还要求TiAl₃相尺寸细小，TiB₂粒子分布均匀，不可以存在任何TiB₂粒子的偏析团聚问题。由于现有连铸连轧铝钛硼合金杆仍然存在TiAl₃相尺寸粗大和TiB₂粒子团聚问题，导致现有连铸连轧铝钛硼合金杆仍然不能够满足一些高精密、高光亮纯铝及铝合金产品的生产需要。

中国专利CN102367534A公开了一种用复合晶粒细化剂制备铸造铝合

金的方法，其技术方案是采用雾化法分别制备Al-Ti-B-C和Cu-P合金粉，然后再将两种合金粉混合成复合细化剂用于细化铸造铝合金，其主要目的是解决两种细化剂的比例配比问题。

中国专利CN102776422A公开了一种高效镁合金晶粒细化剂及其制备方法，其技术方案是采用雾化法或球磨法制备Al-C-Si-Ca-Re粉末状细化剂，其主要目的是解决石墨C粉的加入问题。

中国专利CN1312396A公开了一种铝合金用的快速凝固颗粒金属细化变质剂的生产方法，其技术方案是采用机械振动加水淬法或高压气体喷吹雾化法或机械离心雾化法制备Al-Ti-B-Sr等粉末状细化变质剂，其主要目的是减少或消除粗大的第二相。

上述专利虽然都涉及到雾化法制备细化剂合金粉，但都没有涉及到铝钛硼合金杆的制备，而粉末状细化剂的使用很不方便，无法满足纯铝及铝合金半连续铸造和连续铸轧生产的需要。

发明内容

针对现有技术存在的问题与不足，本发明提供了一种铝钛硼合金杆的制备方法，可得到TiAl₃相尺寸细小、TiB₂粒子无团聚的铝钛硼合金杆，不仅提高了铝钛硼合金杆的晶粒细化能力，还可以满足高精密、高光亮纯铝及铝合金产品的生产需要。

本发明实现上述目的所采用的技术方案是由铝钛硼合金粉热挤压而成，由以下步骤组成：

第一步：将铝锭加热熔化并升温至850~900℃，然后加入氟钛酸钾和氟硼酸钾，搅拌60~90分钟后，除去合金液表面的浮渣，得到铝钛硼合金液；

第二步：在氮气保护下将铝钛硼合金液雾化成粉，雾化温度为800~820℃下，雾化氮气的压力2~3MPa；

第三步：对铝钛硼合金粉进行筛选，得到粒径≤154微米的铝钛硼合金粉；

第四步：将铝钛硼合金粉冷等静压成预制坯，冷等静压压力为180~190MPa，保压时间为10~15分钟；

第五步：将预制坯装入金属管内抽真空脱气，真空度为10^-3Pa，脱气时间为20~30分钟，然后将金属管密封；

第六步：对密封的金属管进行加热，加热温度为440~450℃，加热时间为3~4小时；

第七步：取出预制坯热挤压成铝钛硼合金杆，挤压温度为440~450℃，挤压比为100，挤压速度为1.5~1.7米/分钟。

所述铝锭与氟钛酸钾的质量比为100∶22.5~27.5，铝锭与氟硼酸钾的质量比为100∶9.2~13.7。

所述金属管为壁厚5毫米的纯铝管、铝合金管或不锈钢管，为了便于焊接密封，优选的金属管为壁厚5毫米的纯铝管。