[发明专利]铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金的制备及使用方法

说明书

一种铝/铝合金晶粒细化用Al‑Nb‑B中间合金的制备及使用方法，制备方法为：(1)将纯铝置于坩埚加热形成铝熔体；(2)Al‑60Nb粉末预热；(3)KBF₄粉末烘干后与预热Al‑60Nb粉末混合，用铝箔包裹浸入铝熔体，搅拌获得混合熔体；(4)800±10℃保温后850±10℃保温，降温至800±10℃保温；(5)去除浮渣，浇铸。使用方法为：(1)将铝/铝合金熔化；(2)加入Al‑Nb‑B中间合金，搅拌混合；(3)升温至720±5℃保温，然后浇铸。本发明利用Nb、B完成铝/铝合金的高效可靠的晶粒细化，控制Nb和B在中间合金的含量，可以形成最佳的铝/铝合金晶粒细化效果。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金的制备及使用方法。

背景技术

Al及Al合金被广泛的应用于航天航空、机械、医疗、汽车、建筑、电子行业及日常生活中；随着现代工业突飞猛进的发展，单一的优良性能已经不能满足日常需求，人们对铝及铝合金的组织和性能的要求更为严格；为了进一步提高Al及Al合金的性能，获得细小均匀的铸态组织是获得优异性能的关键。通常，晶粒的尺寸和形貌表征铝合金铸态组织的好坏，最佳的铸态组织是细小而又均匀的等轴晶，它可以有效地提高合金的强度和塑韧性。

目前铝合金细化剂主要以Al-Ti-B系列为主，Al-Ti-B的常用制备工艺是将高纯铝锭熔化，通过加入不同比例的混合氟盐(K₂TiF₆、KBF₄)至铝熔体中并保温反应一段时间后浇铸，从而得到不同Ti/B比例的Al-Ti-B中间合金，Al-Ti-B中的第二相粒子(如TiB₂、TiAl₃等)有助于铝发生异质形核而达到细化晶粒的效果。然而在实际应用过程中仍存在如内部第二相粒子聚集沉淀，由于硅普遍存在于铝合金中，Ti和Si之间发生反应阻碍了合金的有效细化(Si中毒)等诸多问题，严重限制了Al-Ti-B在高质量铝材生产中的应用。

发明内容

针对Al-Ti-B中间合金对铸造Al-Si合金细化过程中出现的Si中毒现象，阻碍合金有效细化问题，本发明提供了一种铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金的制备及使用方法。

本发明的铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金的制备方法包括如下步骤：

(1)将纯铝置于坩埚内，将坩埚置于加热炉内，对坩埚加热至纯铝全部熔化形成铝熔体；

(2)将Al-60Nb粉末预热至300±10℃，获得预热Al-60Nb粉末；

(3)将KBF₄粉末加热至120±10℃烘干去除水分，然后直接与预热Al-60Nb粉末混合，形成的混合粉末用铝箔包裹；将包裹有混合粉末的铝箔趁热浸入铝熔体，对熔体搅拌至物料全部熔化并混合均匀，获得混合熔体；此时混合熔体中按质量百分比含Nb 2～5％，B 1～2％，其余为Al；

(4)将坩埚升温至800±10℃后保温55～65min，再升温至850±10℃后保温25～35min，最后降温至800±10℃后保温25～35min，完成熔炼；

(5)完成熔炼后去除混合熔体表面的浮渣，再浇铸到水冷模具中，制成铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金。

上述的步骤(4)中，在保温过程中每隔5～10min搅拌一次，以防止颗粒附聚和沉降，进而防止气态BF₃的B损失。

上述的步骤(5)中，水冷模具材质为铜。

本发明的铝/铝合金晶粒细化用Al-Nb-B中间合金的使用方法包括如下步骤：

(1)将铝/铝合金加热熔化形成熔体；