[发明专利]抗衰退的细化剂及制备方法和应用、铝合金及其细化方法

说明书

本发明适用于合金加工技术领域，提供了一种抗衰退的细化剂及制备方法和应用、铝合金及其细化方法，该细化剂包含掺有Nb元素的TiC固溶体颗粒，其化学式为(Ti_1‑xNb_x)C，式中，0x≤0.6。本发明提供的细化剂相较于传统细化剂，细化效果更加显著，并且具有优异的抗毒化、抗衰退性能，通过往铝合金中加入少量的该种细化剂即可显著细化铝合金组织，节约了细化剂的用量，该细化过程简单且便于控制，对铝合金等合金的组织性能调控具有极其重要的应用价值。

技术领域

本发明属于合金加工技术领域，尤其涉及一种抗衰退的细化剂及制备方法和应用、铝合金及其细化方法。

背景技术

航空航天、国防军事和交通运输行业的发展对材料的质量和性能提出更高的要求，铝合金作为轻量化材料，在上述等领域中具有广阔的应用前景。铝合金铸态组织对后续成型过程、产品质量和力学性能影响巨大，因此改善铝合金铸态组织是控制材料质量和性能的重要途径。晶粒细化是改善合金组织，提高合金性能的关键手段。向合金熔体中添加细化剂可以得到细小均匀的晶粒，其操作简单、效果显著，是最常用的晶粒细化方法。常见的晶粒细化剂有Al-Ti-C、Al-Ti-B、Al-Ti-C-B、Al-Ti-C-N及其改性的中间合金等，但同一种细化剂并不一定适用于不同成分铝合金的晶粒细化，诸如含有Si、Zr、Mn、Cr等元素的合金对传统的晶粒细化剂都会产生严重的“毒化”现象，从而使其失去晶粒细化效果。尽管在熔体中的TiC、TiB₂、Ti(CN)等可以作为ɑ-Al的异质形核核心，细化铝合金晶粒，但其抗毒化效果较差。同时，上述细化剂的抗衰退能力无法满足工业生产中，经过在熔体中长时间保温会使其晶粒细化效果锐减。

因此，有必要开发一种具有明显细化效果且抗毒化、抗衰退能力优异的晶粒细化剂。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种细化剂，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，抗衰退的细化剂，其包含掺有Nb元素的TiC固溶体颗粒，其化学式为(Ti_1-xNb_x)C，式中，0x≤0.6。

优选的，所述细化剂还包含铝，其具体包括以下按照摩尔比计的组分：铝：钛：铌：碳＝m：(1-m)(1-x)：(1-m)x：(1-m)，其中0.6≤m1，0x≤0.6。本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的抗衰退的细化剂的制备方法，其包括以下步骤：

按照上述各组分的摩尔比计算所需铝粉、钛粉、铌粉以及纳米碳管的质量，称取上述粉末，备用；

将铝粉、钛粉、铌粉以及纳米碳管进行混合后，再制成压坯；

将压坯置于保护气氛下进行烧结处理，得到所述细化剂。

优选的，所述步骤中，烧结处理的温度为1400K～1700K。

具体的，压坯可以通过铝箔包裹来制成；压坯可以通过放置在石墨坩埚中进行烧结处理；保护气氛可以为氮气、氩气、氦气等气体的气氛。

优选的，所述将铝粉、钛粉、铌粉以及纳米碳管进行混合后，再制成压坯的步骤，具体包括：

将铝粉、钛粉、铌粉以及纳米碳管进行混合后，得到反应物粉料；

将反应物粉料与氧化锆磨球(直径为6～20mm)放入混料罐中进行球磨，设置球料比为6:1～20:1，球磨速度为50～100r/min，球磨时间为8～12小时，得到混合粉料；

将混合粉料取出，用铝箔包住，放入圆柱形钢模内，在液压试验机上压制成圆柱形的压坯。

优选的，铝粉的粒度为13～50μm；钛粉的粒度为13～48μm；铌粉的粒度为18～30μm。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的细化剂。