[发明专利]一种Al-V-B中间合金及其制备方法和应用

说明书

一种Al‑V‑B中间合金及其制备方法和应用，所属金属材料技术领域，合金化学元素组成成分按质量百分比为，V：2～3％，B：1～2％，余量为Al；采用纯Al、AlV₅块体和KBF₄粉末为原料进行熔炼制备Al‑V‑B中间合金。本发明的Al‑V‑B中间合金的制备方法可以使V在熔体中的分布十分均匀，V元素可以形成Al₁₀V和VB₂等第二相粒子助于铝发生异质形核达到细化晶粒的目的，设定中间合金中V和B的合理含量，从而达到最好的铝或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，特别涉及一种Al-V-B中间合金及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金作为一种轻金属材料，由于其质量轻、强度高、塑形韧性好、冷加工性能优异等特点，被广泛的应用于军工，航天，汽车，建筑，电子等行业。随着工业发展，人们对铝及铝合金经后续深加工而得到的组织和性能要求更严格，控制其组织和性能的关键在于获得细小均匀的铸态晶粒组织。在工业生产中，向铝熔体中添加晶粒细化剂是最经济、效果最显著的手段之一。

目前铝合金细化剂主要以Al-Ti-B系列为主，主要采用氟盐法进行生产，具体工艺是在将一定配比的KBF₄与K₂TiF₆混合均匀后加入铝熔体，反应充分后浇铸成型。目前，我国生产条件和技术水平相对滞后，国产Al-Ti-B晶粒细化剂存在产品的纯净度不高、B元素损失过高、TiAl₃、TiB₂数量少、团聚现象明显等问题，细化剂效果达不到高端铝材的要求，我国Al-Ti-B晶粒细化剂仍需要大量进口。因此，开发新型的高品质铝合金晶粒细化剂是十分必要的。其中，CN110157935A公开了一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用，其化学元素组成和质量百分比为铝80.0-95.8％，钒2.1-10.0％，硼2.1-10.0％，采用KBF₄、Al块和V粉在750-850℃温度下熔炼制成；但该方法的B含量高于2％，当在添加大量的盐时会使熔体粘度过高，使用简单的熔炼方法会导致盐熔体混合物粘附沉降严重，制备的中间合金成分不均匀，导致细化合金后效果不均匀，达不到晶粒细化剂的更高使用要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Al-V-B中间合金及其制备方法和应用，利用V元素形成Al₁₀V和VB₂等第二相粒子助于铝发生异质形核达到细化晶粒的目的，以达到最好的铝/铝合金晶粒细化效果。其具体技术方案如下：

一种Al-V-B中间合金，化学元素组成成分按质量百分比为，V：2～3％，B：1～2％，余量为Al；

所述Al-V-B中间合金包括：Al-2V-1B中间合金、Al-2V-2B中间合金、Al-3V-1B中间合金、和Al-3V-2B中间合金；

一种Al-V-B中间合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按Al-V-B中间合金的质量配比称取AlV₅块体和KBF₄粉末，然后将AlV₅块体和KBF₄粉末用铝箔包裹并混合，加热至140±5℃烘干2～3h去除水分；

步骤2：将坩埚放到加热炉内预热至320±10℃，然后将纯铝置于坩埚内，并加热至纯铝全部熔化形成铝熔体；然后将包裹有AlV₅块体和KBF₄粉末的铝箔浸入铝熔体内，待全部熔化后搅拌至混合均匀，形成混合熔体；此时混合熔体中成分按质量百分比V：2～3％，B：1～2％，余量为Al；