[发明专利]一种控制TiAl3颗粒尺寸及颗粒分布的铝钛硼合金制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金熔炼技术领域，涉及一种工艺简单的控制TiAl3颗粒尺寸及颗粒分布的铝钛硼合金制备方法。

背景技术

铝钛硼合金是一种目前在全球范围内铝材加工中普遍使用并最为有效的细化铝及铝合金晶粒的中间合金。在铝或铝合金中加入上述铝钛硼合金，可以使得该铝或铝合金的晶粒细化，从而使得其屈服强度、压延塑性及韧脆转折温度等性能都有极大的提高，可以在众多领域中使用，例如航空领域等等。目前在全球范围内普遍使用并且有效实现工业化铝钛硼中间合金制造方法是氟钛酸钾氟硼酸钾铝热反应法，这种方法产生大量的TiAl₃颗粒和TiB₂颗粒，国内外研究表明，铝钛硼合金主要起细化作用的是TiAl₃颗粒和TiB₂颗粒，而影响细化效果主要是TiAl₃颗粒和TiB₂颗粒尺寸和分布，控制TiAl₃颗粒尺寸在20µm~40µm，TiB₂颗粒越细越好，且此种尺寸分布均匀稳定。其对铝或铝合金的晶粒细化能力就越能得到提升。而提升铝钛硼对铝及铝合金的细化能力，使我们在铝加工中得到更为细小的晶粒组织，从而使得被加工的铝材具备更大的屈服强度，更优的压延塑性以及更低的韧脆转折温度。因此，人们总是希望得到的铝钛硼合金中的TiAl₃颗粒团尺寸控制在20µm~40µm ，TiB₂颗粒越细越好。但是，在现有技术中，通常是在外部加热的坩埚或单频（通常是工频）感应电炉中进行上述反应过程中通过其自身的运动及碰撞而变得较大，从而使得被这种具有较大的TiAl₃颗粒尺寸的铝钛硼合金细化后的铝及铝合金的晶粒尺寸较大。为此，研制一种控制TiAl₃颗粒尺寸及颗粒分布的铝钛硼合金制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单的控制TiAl3颗粒尺寸及颗粒分布的铝钛硼合金制备方法。

本发明的目的是这样实现的，包括步骤A：铝锭融化加热；步骤B：复合混合搅拌；步骤C：净化浇铸；

A 铝锭融化加热：

称取所需重量的铝锭、氟钛酸钾和氟硼酸钾，将称取的氟钛酸钾和氟硼酸钾烘干，将铝锭放入中频感应炉中熔化并加热；

B复合混合搅拌：

启动机械搅拌，将氟钛酸钾和氟硼酸钾加入铝液，保持温度不变，在电磁力和复合机械搅拌共同作用下合金化；

C净化浇铸：

对步骤B得到的铝合金熔体进行净化，再将净化后的铝合金熔体浇铸出炉，得到铝钛硼中间合金。

本发明以氟硼酸钾、氟钛酸钾，工业纯铝为原料制备铝钛硼中间合金，复合的机械搅拌和电磁力搅拌，使铝熔体形成模向，纵向交错的运动，形成了复杂的流体运动，将刚生成的TiAl₃颗粒充分的分散到铝熔体中，通过调节机械搅拌的旋转和上下行程速度和控制电磁力搅拌强度，达到控制TiAl₃颗粒在铝熔体的速度，生成的TiAl₃颗粒在运动中生长，控制TiAl₃颗粒粒尺寸和均匀度，本发明生产工艺简单，操作方便，设备易制作，通过金相检测，制备的铝钛硼中间合金微观组织中含TiAl₃和TiB₂第二相颗粒，其中TiB₂颗粒细小，呈颗粒状，TiAl₃颗粒尺寸分布窄，且均匀。

附图说明

图1为本发明的具体实施工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明包括步骤A：铝锭融化加热；步骤B：复合混合搅拌；步骤C：净化浇铸；

A 铝锭融化加热：

称取所需重量的铝锭、氟钛酸钾和氟硼酸钾，将称取的氟钛酸钾和氟硼酸钾烘干，将铝锭放入中频感应炉中熔化并加热；

B复合混合搅拌：

启动机械搅拌，将氟钛酸钾和氟硼酸钾加入铝液，保持温度不变，在电磁力和复合机械搅拌共同作用下合金化；

C净化浇铸：

对步骤B得到的铝合金熔体进行净化，再将净化后的铝合金熔体浇铸出炉，得到铝钛硼中间合金。