[发明专利]一种高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法

说明书

本发明涉及一种高效提升Al‑5Ti‑1B中间合金细化能力的方法，属于铝合金制备技术领域。该方法包含如下步骤：(1)将铝或铝合金加热、熔化，于650～760℃保温，形成熔体A；(2)向熔体A中加入微量的La，保温5～30min，期间不断搅拌，形成熔体B；(3)将熔体B冷却至680～730℃后，加入Al‑5Ti‑1B中间合金，保温0～30min，期间不断搅拌，形成熔体C；(4)将熔体C浇入模具内冷却，即可获得晶粒进一步细化的铝合金铸锭。本发明方法通过向铝或铝合金熔体中添加微量的La，进一步提升Al‑5Ti‑1B中间合金对基体的细化能力，具有成本低廉、工艺简单等优点，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，属于铝合金制备技术领域。

背景技术

铝合金凝固组织的细化对产品最终性能至关重要，可减轻元素的偏析程度、降低铸坯的疏松与热裂倾向，同时提高铸坯的力学及后续变形加工工艺性能。均匀、细小等轴晶粒组织一直是铝合金尤其是高品质铝合金生产追求的目标之一。目前，工业生产中，通常用Al-5Ti-1B中间合金来细化铝合金铸态晶粒组织。有关Al-5Ti-1B中间合金对铝合金凝固组织影响的研究已很深入，并取得了显著进展。研究表明，铝合金熔体中同时存在溶质Ti和尺寸适当且分布集中的TiB₂粒子时，晶粒细化效果较好。然而，随着铝合金应用范围的不断扩展，对铸锭的质量要求也随之提高，Al-5Ti-1B中间合金对铝合金晶粒的细化效果已不能满足高品质铝合金的生产需求。因此，进一步提升Al-5Ti-1B中间合金对铝合金晶粒的细化能力，具有重要的科学与实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，以满足工业生产中铝合金行业对高品质铝合金产品的需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，包含如下步骤：

(1)将铝或铝合金加热、熔化，于650～750℃保温，形成熔体A；

(2)向熔体A中加入微量的La，保温5～30min，期间不断搅拌，形成熔体B；

(3)将熔体B冷却至680～730℃后，加入Al-5Ti-1B中间合金，保温0～30min，期间不断搅拌，形成熔体C；

(4)将熔体C浇入模具内冷却，即获得晶粒进一步细化的铝或铝合金铸锭。

所述的高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，步骤(2)中，La所占熔体A的质量百分比为0.005～0.12％。

所述的高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，步骤(2)中，优选的，保温15～30min。

所述的高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，步骤(3)所得熔体B中，Al-5Ti-1B占质量百分比为0.1～0.8％。

所述的高效提升Al-5Ti-1B中间合金细化能力的方法，步骤(4)所得的铝或铝合金铸锭中，晶粒尺寸为80～300μm。

本发明的设计思想是：

(1)Al-5Ti-1B中间合金细化铝合金的作用机理如下：TiB₂粒子作为α-Al的异质形核基底，提高基体的形核率，将粗大的柱状晶细化为较小的柱状晶；溶质Ti一方面通过在TiB₂/Al熔体界面处偏析来降低TiB₂粒子和α-Al间的接触角，增强TiB₂粒子对α-Al的异质形核能力，另一方面通过成分过冷来限制α-Al晶粒的长大，促进基体组织由柱状晶向等轴晶的转变，并且溶质Ti几乎在所有合金元素中对α-Al晶粒长大的抑制作用最强。