[发明专利]一种Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种Al‑Ti‑Sc铝合金晶粒细化中间合金及其制备方法，属于细化晶粒用铝中间合金技术领域；所述合金的化学成分按质量百分数计为：Ti 3.5%～6.5%、Sc 0.5%～1.5%、（Fe+Si）≤0.1%，余量为铝。其制备方法为：首先将铝锭装入中频感应熔炼炉中，逐渐升温至850℃～1250℃；第二，按化学成分配比向熔炉内加入海绵钛；第三，向熔炉内按化学成分配比加入Al‑Sc中间合金；最后扒渣，浇铸成块状铸锭或采用连铸连拉工艺制成直径8～12mm的线材。本发明通过添加稀土元素Sc及合理优化成分，提高了中间合金的细化效果，规避了Zr“毒化”现象。

技术领域

本发明涉及细化晶粒用铝中间合金技术领域，具体涉及一种Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金及其制备方法。

背景技术

铝合金晶粒细化剂是一种广泛用于铝合金材料铸造的添加剂，其主要功能是细化铝合金铸态晶粒度，主要有Al-Ti-B、Al-Ti-C等几类，因其操作简单、成本可控等特点而受到广泛的应用。但是目前这些铝合金晶粒细化剂均存在一些缺点：如Al-Ti-C合金的制备难度较大，成本较高，细化晶粒低于Al-Ti-B系列合金等；Al-Ti-B系列合金虽然制备成本较低，细化效果较好，但是会产生“Zr”中毒现象，故难以在含Zr的铝合金材料中应用。

随着近年科学研究与工程技术的推进，发现稀土元素Sc对铝合金具有细化晶粒效果，主要是因为Sc元素与Al元素可形成一种金属间化合物Al₃Sc，这种物质与α-Al基体具有相同的晶体结构，较低的错配度，为α-Al晶粒提供有效的异质形核核心，可有效降低铝合金材料的晶粒度。此外，Sc元素在铝合金中也可起到明显的沉淀强化作用，也是铝合金的性能强化元素之一。

公布号为CN103589916B的中国发明专利，公开了一种快速凝固Al-Ti-B-Sc中间合金细化剂，该细化剂为一种中间合金，其组成元素的质 量百分比主要为：Ti3.75%～4.75%、B0.75%～0.95%、Sc0.1%～0.5%，其余为Al；得到A356.2铝合金的晶粒尺寸细化至20.6μm，但是会产生“Zr”中毒现象，故难以在含Zr的铝合金材料中应用。因此，现需研究一种Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金及其制备方法，通过科学合理地优化合金成分，添加稀土元素钪（Sc），开发出一种稳定、长效、高效、洁净、适用广泛的铝合金晶粒细化中间合金。

为实现上述目的提供如下技术方案：

一种Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金的成分及重量百分比为：Ti 3.5%～6.5%、Sc 0.5%～1.5%、（Fe+Si）≤0.1%，余量为铝。

进一步地，Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金的成分及重量百分比为：Ti 4.0 %～5.0%、Sc 0.8%～1.2%、Fe≤0.04%、Si≤0.04%，余量为铝。

进一步地，所述的Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金的各成分元素原料的纯度均≥99.9%。

本发明提供所述的Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照原料配比制备铝钪中间合金；

（2）将铝锭装入熔炼炉中，将铝锭升温至850℃～1250℃并保温；

（3）当（2）中的炉料完全熔化后，向得到的熔体中加入海绵钛进行熔炼；

（4）当（3）中的炉料完全熔化后，向得到的熔体中加入铝钪中间合金进行熔炼，并持续对熔体进行搅拌，熔化后保温备用；

（5）对（4）中熔体进行精炼，向熔体内通入氩气进行精炼；