[发明专利]铸造铝硅合金用Al-Ti-Nb-B细化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种铸造铝硅合金用Al‑Ti‑Nb‑B细化剂的制备方法，包括以下步骤：a.原料的称量；b.Al‑Ti‑Nb‑B细化剂的熔炼。本发明制备的Al‑Ti‑Nb‑B细化剂以Nb₂O₅作为Nb源的引入，大幅降低了原料成本；在制备效果上，可将铝硅合金中的α‑Al的晶粒尺寸细化至220微米，满足工业认可标准。Nb通过铝热反应引入细化剂，实现了Al‑Ti‑Nb‑B细化剂中第二相MB₂和MAl₃的细小弥散分布，提升Al‑Ti‑Nb‑B细化剂的细化性能。本发明方法能大幅降低Al‑Ti‑Nb‑B细化剂的制备成本，制备方法简便，适用于工业上大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种铸造铝硅合金用细化剂及其制备方法，特别是涉及一种Al-Ti-Nb-B铸造铝硅合金用细化剂及其制备方法，应用于铝合金冶炼技术领域。

背景技术

铸造铝硅合金由于良好的力学性能和优良的铸造性能在工业中得到广泛应用。对合金进行晶粒细化，可获得致密的合金组织，同时也能减轻铸件的热裂和偏析倾向，降低气孔率，从而可以提高合金的综合性能。最常用且有效的细化方法是添加晶粒细化剂，其中Al-5Ti-B是应用最广泛的细化剂之一。然而，该细化剂不适用于细化高硅含量铝硅合金(大于5wt.％Si)，主要原因是硅元素与钛元素相互作用而形成毒害钛硅化物，使细化剂失效。

Al-Nb-B细化剂可有效细化高硅含量铝硅合金，可以有效地避免毒害铌硅化物形成，从而保持了Al-Nb-B细化剂的细化效果。然而Nb相对原子质量大，使NbAl₃、NbB₂等细化质点易沉降失效，出现显著的细化衰退现象。此外，用于制备Al-Nb-B细化剂的Nb粉价格昂贵，提高了Al-Nb-B细化剂的细化成本。

近期出现的Al-Ti-Nb-B细化剂能有效细化高硅含量铝硅合金，Ti、Nb性质相近，细化相(TiAl₃和NbAl₃、TiB₂和NbB₂)可混溶。通过往晶粒细化剂中同时引入Ti、Nb两种细化元素，以综合Al-Ti-B、Al-Nb-B细化剂两类细化剂的优、缺点，最终获得能有效细化高硅含量铝硅合金的Al-Ti-Nb-B细化剂。现有技术中国专利，申请公布号CN 108251675A一种铸造铝硅合金用Al-Ti-Nb-B细化剂及其制备方法及应用，提供了一种制备Al-Ti-Nb-B细化剂的方法，该技术制备的细化剂可将铝硅合金中的α-Al的晶粒尺寸细化至150～450微米，说明添加Al-Ti-Nb-B合金能有效细化铝硅合金，但该技术存在以下缺点：

1.这种制备方法的制备原料为Al块、Ti颗粒、B颗粒、Nb粉，价格昂贵，这使得制备成本并不低廉。

2.该现有技术首先要熔炼Ti-Nb-B中间合金，这一步需要在惰性气体保护下进行，操作较繁琐。

高成本的制备方法和繁琐的制备流程会在一定程度上限制铸造铝硅合金的使用量和使用效果，因此，随着汽车轻量化的推进，迫切需要一种制备成本低廉、操作简便且能有效细化高硅含量铝硅合金的方法。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种铸造铝硅合金用Al-Ti-Nb-B细化剂的制备方法，本发明方法制备的高硅含量铸造铝硅合金用细化剂的细化效果好，制备成本低；本发明制备方法简便，制备成本低廉，适用于工业上大规模生产。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种铸造铝硅合金用Al-Ti-Nb-B细化剂的制备方法，包括以下步骤：

a.原料的称量：