[发明专利]一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种Al‑Ti‑C‑Ce细化剂的制备方法，主要包括以下步骤：将铝粉、钛粉、石墨粉、Ce₂O₃粉混合，压制成混合粉末块体；将铝锭加热至完全熔化，得到铝熔体；将混合粉末块体压入铝熔体内进行热爆反应，得到合金熔体；对合金熔体进行过滤净化处理，再将净化后的合金熔体浇注到钢模中，得到Al‑Ti‑C‑Ce细化剂。本发明提供的制备方法保证了元素的充分反应，且反应时间短，节能高效，不会产生环境污染。

技术领域

本发明涉及一种合金细化技术领域，特别涉及一种Al-Ti-C-Ce细化剂及其制备方法。

背景技术

在合金中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，已开发出Al-Ti-C晶粒细化剂。Al-Ti-C晶粒细化剂中形成的TiC粒子因尺寸小，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。但由于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，制备成本较高，限制了Al-Ti-C晶粒细化剂的广泛应用。

现有技术中通常采用在Al-Ti-C晶粒细化剂中引入纯稀土的方法来加速反应的进行，比如郑州大学赵红亮等人制备的Al-Ti-C-RE细化剂等，然而这种方法采用氟钛酸盐引入钛元素，在制备过程中产生大量氟化物气体污染环境，腐蚀设备，且容易形成氟盐夹杂物影响细化剂的冶金质量，且制备温度较高(约1250℃)，需要在感应炉中熔炼，烧损严重，能耗较大。并且纯稀土元素成本较高，在反应过程中存在易偏析，反应不充分等缺点。

福州大学王连登等人将稀土氧化物Ce₂O₃替代单一稀土元素Ce加入到Al-Ti-C合金中，制备出了Al-Ti-C-Ce细化剂，但其制备过程中同样使用了K₂TiF₆，制备过程的污染较大，且制备过程中原料的预热和保温时间较长，能耗高。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种步骤简单、能耗低、不产生环境污染的Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法，包括以下步骤：

将铝粉、钛粉、石墨粉和Ce₂O₃粉混合，压制成混合粉末块体；

将铝锭加热至完全熔化，得到铝熔体；

将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应，得到合金熔体；

对所述合金熔体进行净化处理；

将所述净化后的合金熔体浇注，得到Al-Ti-C-Ce细化剂。

优选的铝粉、钛粉和石墨粉的摩尔比为1:0.2～0.8:0.1～0.6；优选的Ce₂O₃粉的质量为铝粉、钛粉和石墨粉总质量的0.1～5％。

优选的，所述铝粉的细度为200～300目；所述钛粉的细度为300～400目；所述石墨粉的细度为400～500目；所述Ce₂O₃粉的细度为200～400目。

优选的，所述压制的压力为50～60MPa。

优选的，所述加热铝锭的温度为780～820℃。

优选的，所述热爆反应的时间为1～3min。

优选的，所述热爆反应完成后还包括：将所述热爆反应的产物依次静置和搅拌。

优选的，所述静置的时间为3～5min。