[发明专利]一种用于铝合金的纳米细化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于铝合金的纳米细化剂及其制备方法；所述的纳米细化剂为将纳米陶瓷粉与铝粉经过球磨‑压制‑烧结‑第一次挤压成型‑第二次挤压成型的方式获得直径在2‑3mm的丝状细化剂，该细化剂可有效防止普通纳米粉状细化剂的团聚现象，对铝合金有较好的细化效果，使用简单、方便。

技术领域

本发明涉及一种纳米细化剂，尤其涉及一种用于铝合金的纳米细化剂及其制备方法。

背景技术

铝及其合金由于具有资源丰富、比强度比刚度高、加工性能好、耐腐蚀、高导电、高导热及回收利用率高等优点，在工业上得到了广泛的应用。晶粒细化是获得优质铝锭、改善铝材质量、提高铝材的综合力学性能和加工性能的重要手段之一。

盐类细化剂与中间合金细化剂是目前熔铸铝中常用的两类细化剂。盐类细化剂由于其长效性较差且对电路元器件有腐蚀作用，正逐渐被后者所取代。中间合金细化剂中较常见的有Al-Ti-B及Al-Ti-C两类中间合金，例如公开号为CN106756276A的中国发明专利《一种铸造铝合金用Al-Ti-B-Y-Ce细化剂及其制备方法和应用》以及公开号为CN108411139A的中国发明专利《一种Al-Ti-C-Sr复合晶粒细化剂、合金及其制备方法》。前者在工业生产中应用得最为广泛，对于一些铝及铝合金具有良好的晶粒细化效果，但由于该细化剂存在TiB₂粒子易聚集且易被铝液中微量的Zr、Cr、Mn等元素“毒化”的问题，使铝在轧制时易出现针孔、断裂等缺陷，而且易使中间合金出现晶粒细化效果衰退现象。

外加第二相颗粒促进异质形核细化晶粒的方法因为其兼备易操作性和易控制性一直受到广泛关注。但外加第二相颗粒往往是高熔点的陶瓷相，其与金属液润湿性差是普遍存在的问题。例如公开号为CN108085528A的中国发明《一种原位内生纳米NbB2颗粒细化及强化铝合金的方法》即是利用NdB2陶瓷颗粒来细化铝合金，该发明为了解决加入的陶瓷颗粒细化剂与金属的润湿性问题在权利要求1的(3c)步骤中采用了超声处理的方式；除此之外还有其他文献报道提高润湿性的方法还有喷吹法、原位熔化快速凝固法、高能球磨法等。可见，使用陶瓷相颗粒细化铝合金时，需要附加的操作步骤以及相应的设备来提高陶瓷相和金属的润湿性，使用较为不便，不利于推广应用。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种纳米颗粒不易团聚以及使用方便的纳米细化剂。

本发明所要解决的第二个技术问题提供一种前述纳米细化剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

该种用于铝合金的纳米细化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①将粒径小于200nm的纳米陶瓷粉与铝粉按比例进行配制；

②将步骤①的粉体进行球磨，使其混合均匀，得到混合粉；

③将步骤②的所述混合粉进行真空烘烤；

④将混合粉压制成圆柱形的坯体；

⑤将压制好的坯体进行烧结；

⑥将坯体第一次预热后进行第一次挤压成型，获得棒材；

⑦将棒材第二次预热后进行第二次挤压成型，获得直径在2～3mm的丝状纳米细化剂。

优选的，所述步骤②的球磨时间为5h～8h。

优选的，所述步骤③的真空烘烤的真空度为<0.01大气压，温度为100℃～110℃，烘烤时间为1h～2h。

优选的，所述步骤④的压制压力为100MPa～150MPa，并进一步优选坯体直径55±1mm。。

优选的，所述步骤⑤的烧结温度为550～600℃，烧结时间为5h～8h。