[发明专利]一种纳米粒子均匀分散铝基中间体及制备和应用方法

权利要求书

1.一种纳米粒子均匀分散铝基中间体，包含体积分数为10%～20%均匀分散的氧化物纳米粒子，氧化物纳米粒子的粒度介于25nm～50nm之间，氧化物纳米粒子是CaO纳米粉、MgO纳米粉和Al₂O₃纳米粉中的一种，其余为Al；纳米粒子均匀分散铝基中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称取铝含量≥99.85wt%的纯铝块，放入石墨坩埚置于中频感应炉内，通电加热升温至850℃～900℃重熔；

（2）待完全熔化后，去掉表面覆盖剂，取出石墨坩埚并置于螺旋电磁搅拌器中，设置搅拌电流为100A～300A，频率30Hz～50Hz，将超声波发射头浸入到铝液中25mm～35mm深度预热，预热5min～10min后，设置超声波处理器输出功率0.8kW～1kW，频率18～22Hz；

（3）同时开启螺旋电磁搅拌器和超声波处理器，向铝液中加入氧化物纳米粒子，在电磁场和超声波协同作用下向铝熔体中分散氧化物纳米粒子，全程采用氩气保护；氧化物纳米粒子加入方式为投入法或机械法，投入法采用分批次加入方式，选择5～10次投入，每次间隔时间为5s～10s；机械法采用溜槽的方式加入氧化物纳米粒子，氧化物纳米粒子流量为100～150g/min；

（4）分散结束后，取出石墨坩埚并放入炉温为700℃～750℃箱式炉内随炉冷却，直至铝液完全凝固成铝锭。

2.根据权利要求1所述的纳米粒子均匀分散铝基中间体，其特征在于，制备方法步骤（1）重熔过程中采用碳化稻壳作为覆盖剂，防止铝液表面被氧化。

3.根据权利要求1所述的纳米粒子均匀分散铝基中间体，其特征在于，制备方法步骤（3）加入氧化物纳米粒子过程中铝液温度≥800℃。

4.根据权利要求1所述的纳米粒子均匀分散铝基中间体其特征在于，制备方法步骤（4）箱式炉的冷却速度为≤0.4K/s。

5.一种根据权利要求1所述的纳米粒子均匀分散铝基中间体的应用方法，其特征在于，在钢液终脱氧时采用铝基中间体部分代替纯铝脱氧，包括以下步骤：

（1）铝基中间体制备成块状或粒状；

（2）在钢液终脱氧时，加入铝基中间体和纯铝共同脱氧，铝基中间体和纯铝的质量比例为1:9～1:4；氧化物纳米粒子加入量为钢液质量的0.005%～0.01%；

（3）浇铸钢液使之凝固，凝固状态下钢中氧化铝系夹杂物平均粒径为1.5μm以下。