[发明专利]铝-钛-硼-稀土中间合金及熔制方法

说明书

本发明涉及一种以对铝硅合金细化及变质为目的铝-钛-硼-稀土中间合金及熔制方法。

在现有专利文献中，关于起晶粒细化作用的钛和硼的特性以及将这些元素以中间合金形式加入的方法，曾有报导，如法国专利932，575号专利。但是制取铝-钛-硼中间合金相当困难，所以细化晶粒得出的结果亦随熔制中间合金的方法不同而异。

在法国2，133，439号专利中介绍的方法，是将一种熔融钛与铝的混合物和另一种熔融硼与铝的混合物在1000℃以上的高温下接触，混合，结果在铝中生成非熔性的二硼化钛。此外，为防止由于二硼化钛晶体生长而降低中间合金的细化效果，所以必须快速冷却。因此，上述的二种熔融体的混合与冷却必须同时进行，这样对混合和冷却就需要高价的设备，并且在方法上还要保证每次容量小，以便于操作。

在法国1，267，974专利中介绍的另一种方法是：用熔融铝使氟化钛酸盐和钠的硼酸盐还原，用这种制取中间合金熔体，但由于氟化钛酸盐的用量较大，且其价格较高，这样就提高了成本。

上述铝-钛-硼中间合金仅能对铝硅合金组织进行细化处理，使合金的晶粒变得细小，均匀但它不能对共晶硅相进行变质处理，因此生产中还需增加一道变质处理工序，使处理工艺比较复杂，生产周期加长。

近年来随着稀土对铝硅合金变质和去氢效果的研究，人们发现稀土元素不仅能有效地对铝硅合金进行变质而且还具有较强的除氢去气，净化合金液的作用。印度的R.Sharan在《Lnt.Cast        metals》1978.No1.29-33发表的题为“稀土金属用作铝硅合金变质剂”的文章中研究了混合稀土作为Al-Si合金变质剂合金化元素的有效作用。

本发明的目的是以对铝硅合金同时进行有效的细化和变质处理为出发点，创造出一种铝-钛-硼-稀土中间合金和该中间合金的制造工艺，该合金具有良好的使用效果，可显著地提高Al-Si合金的机械性能，并大大地减化处理工艺。

本发明的中间合金以重量比计算;含有B0.2～0.8%，（Ti-2.2B）3.8～5.0%，R_E2-10%。其余为铝。铝-钛-硼-稀土中间合金的制造方法可分成下述几个阶段：

（1）溶解在熔融冰晶石（AlF₃·3NaF）中的氧化钛，在熔体铝的作用下，生成Ti。

（a）准备好温度在1000-1200℃以上的熔体铝，以及冰晶石粉与二氧化钛的混合物，混合物中，二氧化钛重量比为45-60%;

（b）将上述冰晶石与二氧化钛混合物加入熔融铝中，且充分混合，接触使原料全部发挥作用。

（2）将上述熔体降温至750-800℃后加入氟硼酸钾

（a）降温至700-800℃后，扒渣;

（b）加入氟硼酸钾并搅拌，混合使其与合金液充分接触。

（3）加入混合稀土

（a）在上述反应结束后，扒渣;

（b）加入混合稀土并适当搅拌

（4）快速激冷，得中间合金。

Al，TiO₂，KBF₄和混合稀土的重量比的选择最好要使中间合金满足下述条件，即合金中含Ti和B及稀土为

0.2%≤B≤0.8%（重量比）

3.8%≤（Ti-2.2B）≤5.0%（重量比）

2%≤RE≤10%（重量比）

B小于0.2%时，中间合金的细化效果减小，当B大于0.8%时，效果并不增大，成本提高。

决定钛的含量标准为：没有与硼化合的钛量最小时，中间合金的效果显著增大。没有与硼化合的钛应以钛的铝化物形态，存在于合金中，混合合稀的加入量即要考虑其变质效果，也要考虑其与钛，硼元素的比例。

Al-Ti-B-RE中间合金可以使对Al-Si的变质，细化和去氢三道工序合而为一，使生产工艺大大简化，缩短了生产周期，在Al-Si合金充分地细化和变质，使含氢量大大地降低，有效地提高Al-Si合金的机械性能。

实施例：

将铝加热到1100℃，加入冰晶石和二氧化钛的混合物，在上述反应结束并扒渣后加入氟硼酸钾和富La混合稀土，使铝、氧化钛、氟硼酸钾和混合稀土的重量比等于或大于中间合金中的含钛，硼和混合稀土的重量比。最后得到中间合金的成份为0.49%B，（Ti-2.2B≥3.8%）RE9.5%。