[发明专利]痕量钪与Al-Ti-B协同增强细化铝合金晶粒的方法

说明书

本发明公开了一种痕量钪与Al‑Ti‑B协同增强细化铝合金晶粒的方法，旨在解决铝材晶粒细化效果难以提升的技术问题。本发明是在铝合金熔炼过程中，于Al‑Ti‑B细化剂加入前或加入后投放痕量的Sc，且使Sc在合金熔体中的含量达至0.0005～0.01 wt.%。本发明添加痕量的Sc于铝熔体中，促进了Al‑Ti‑B细化剂的作用效果，显著细化了铸锭晶粒，且其细化效果明显优于两者单独添加，发挥了优异的协同增强细化效果。

技术领域

本发明涉及铝合金熔炼技术领域，具体涉及一种痕量钪与Al-Ti-B协同增强细化铝合金晶粒的方法。

背景技术

铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。按合金成分划分，铝合金主要包括八个系列，如1xxx系、2xxx系铝合金……8xxx系铝合金。

细化合金晶粒能显著提高铝合金材料的各项性能，在铝熔体中加入晶粒细化剂，可以有效细化铸锭内部晶粒，确保其获得良好的强度和塑性。约75%的铝及铝合金在熔炼时需要添加晶粒细化剂获得稳定的性能。因此，铝材性能的提高或改善在很大程度上都依赖于铝制品用晶粒细化剂的效果。

20世纪40年代至50年代所用的晶粒细化剂主要是Ti、B等元素的盐熔剂与盐块剂，此类细化剂的细化效果差，容易受环境影响，不好储存且经常对工业生产中的生产工具造成腐蚀；从20世纪60年代开始，细化剂的研究主要集中在多组分中间合金上，比如Al-Ti块，Al-Ti块相比于前一代细化剂较环保，也较容易存放，但其稳定性较差，时间因素对于最终的细化效果影响较大；20世纪70年代至80年代在Al-Ti块基础上，又加入了B元素制备出了Al-Ti-B中间合金；20世纪90年代至今则是在研究利用Al-Ti-C、Al-Ti-C-B、Al-Ti-B-RE、Al-Nb-B等新成分的细化剂来满足不同合金铸锭细化的需求。但截止目前为止，Al-Ti-B晶粒细化剂因更容易实现工业化大批量生产，仍是目前市场首选，75%以上的铝材生产商选择使用的仍然是A1-Ti-B细化剂。

现有国产的一些Al-Ti-B细化剂因为B含量低、TiB2团聚严重、夹杂物含量高等问题，细化效果和稳定性等方面仍然是差强人意；而国外进口的Al-Ti-B细化剂细化效果虽然有所提升，但仍达不到令人满意的程度，且价格昂贵。

公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种增强细化铝合金晶粒的方法，以适宜痕量的Sc配合Al-Ti-B细化剂配合添加于铝熔体中，能显著增强合金晶粒细化的作用效果，且其细化效果明显优于两者单独添加，起到了优异的协同增强细化合金晶粒的效果。

根据本公开的一个方面，提供一种增强细化铝合金晶粒的方法，在铝合金熔炼过程中，于Al-Ti-B细化剂加入前或加入后投放痕量的Sc，且使Sc在合金熔体中的含量达至0.0005～0.01 wt.%。

在本公开的一些实施例中，所述Sc以Al-2Sc中间合金的方式投放。

在本公开的一些实施例中，所述Al-Ti-B细化剂为Al-5Ti-B、Al-5Ti-0.2B、Al-3Ti-B中的至少一种。

在本公开的一些实施例中，所述铝合金为工业纯铝、1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金、6xxx系铝合金或7xxx系铝合金。

在本公开的一些实施例中，增强细化铝合金晶粒包括如下具体步骤：

（1）将目标铝合金加热熔化并拔渣后再保温25～35mins；

（2）向保温结束后的铝合金熔体内加入Al-2Sc中间合金，待其充分熔化后搅拌均匀；