專利名稱：一種Al－Ti－C中間合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，涉及一種用于細化鋁及鋁合金晶粒的Al-Ti-C中間合金的制備方法，特別是采用真空自耗電弧熔煉法制備Al-Ti-C中間合金的方法。
背景技術(shù)：
晶粒細化是提高鋁及鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量和成品率的重要方法之一，其中添加晶粒細化劑的方法操作簡便、成本低廉、細化效果好，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來，Al-Ti-B一直是鋁加工業(yè)優(yōu)先采用的晶粒細化劑。但隨著鋁加工業(yè)的發(fā)展和對鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，Al-Ti-B細化劑固有的缺點逐漸暴露，主要表現(xiàn)在造成熔體污染，流動性差，易衰退等問題。Al-Ti-C中間合金具有以下優(yōu)點一是生產(chǎn)細化劑時無污染；二是生產(chǎn)細化劑時不會產(chǎn)生鹽類夾雜和其它夾雜物；三是在0.2％的細化劑加人量時，Al(3-4)Ti(0.1-0.2)C和Al(5-6)Ti(0.2-0.8)C可產(chǎn)生一樣的細化效果；四是TiC質(zhì)點比TiB2質(zhì)點尺寸小得多，而且可以進一步細化至納米級，細化效果更為顯著，被認為是替代Al-Ti-B細化劑最佳選擇。但是，由于C元素與鋁溶體很難潤濕形成合金化，造成Al-Ti-CAl-Ti-C中間合金制備過程中易偏析，質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，阻礙了該細化劑的發(fā)展，一直未能形成工業(yè)化的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效解決在合金制備過程中易偏析、質(zhì)量不穩(wěn)定問題的Al-Ti-C中間合金的制備方法。
本發(fā)明的目是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于其制備過程依次為a.將Al、Ti、C的粉末顆粒，按合金設(shè)計的Al∶Ti∶C重量比均勻混合；b.將混合均勻的粉末，在鋼制模具中模壓成棒；c.在真空或氬氣氣氛保護下，采用等離子焊接，制備自耗電極；d.將制備的電極進行真空自耗電弧熔煉；e.熔煉完成后，在真空保護下，凝固冷卻至300℃以下出爐。
本發(fā)明的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于真空自耗電弧熔煉的工藝參數(shù)為熔煉起始電壓設(shè)定在30～40v，電極與坩堝間隙為50mm～70mm，電弧長度控制在20～40mm。
本發(fā)明的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于在真空自耗電弧熔煉過程中轉(zhuǎn)變直流電極極性。
本發(fā)明的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于對真空自耗電弧熔煉后的鑄錠進行二次熔煉。
本發(fā)明的方法，采用真空自耗電弧熔煉的技術(shù)，通過混料、電磁攪拌提高了鑄錠的均勻性；通過真空熔煉及全過程的氣氛保護減少了氧化夾雜提高鑄錠純凈度；通過精確調(diào)控熔煉過程的各個控制參數(shù)，提高了鑄錠的成品率。
采用本發(fā)明的方法批量生產(chǎn)大規(guī)格的Al-Ti-C中間合金，在保證質(zhì)量的前提下，能夠有效地降低合金的制造成本，具有顯著的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，制備過程為首先按合金的重量成分配比，將Al、Ti、C粉末顆粒攪拌后，放入三維滾筒混料機上進行混粉；混合均勻的粉末取出后，在鋼制的簡易模具中，直接模壓成棒，為減少焊接過程中的氧化行為，采用氬氣保護，利用等離子焊接制備自耗電極；控制熔煉工藝參數(shù)，熔煉起始電壓設(shè)定在30～40v，電極與坩鍋間隙為50mm～70mm，電弧長度控制在20～40mm；為提高鑄錠組織的均勻性，每隔幾秒鐘將直流電極極性轉(zhuǎn)變，提高攪拌效果。鑄錠在真空保護下，凝固冷卻至300℃左右出爐；對于有特殊質(zhì)量要求的合金，進行二次熔煉以提高合金成分均勻性。
實施例1Al-Ti-C中間合金的成分設(shè)計重量比為Al94.3，Ti4.9，C0.8。以上成分的粉末進行初步攪拌，為近一步提高合金均勻性，將1Kg粉末放入三維滾筒混料機，轉(zhuǎn)速為18rpm，混料10分鐘后取出。在內(nèi)徑為Φ30mm的鋼制模具中壓制成形，加壓壓力按200MPa設(shè)計，成型后的圓柱棒在氬氣保護下，利用等離子焊接方法制備獲得自耗電極?？刂迫蹮掃^程中的各工藝參數(shù)的設(shè)定，初始工作電極為0.6v，合金熔化速率控制在1Kg·KW-1·h-1，電流密度控制在22A·cm-2。電極與坩鍋間隙為55mm，電弧長度控制在25mm左右，為提高鑄錠組織的均勻性，每隔幾秒鐘將直流電極極性轉(zhuǎn)變，提高攪拌效果。鑄錠在真空保護下，凝固冷卻至300℃出爐。分析鑄錠組織發(fā)現(xiàn)合金成分均勻，無宏觀偏析且雜質(zhì)含量限制在0.2％以下。
實施例2Al-Ti-C中間合金的成分設(shè)計重量比為Al94.2，Ti0.9，C0.4。將以上述成分的粉末進行初步攪拌，為近一步提高合金均勻性，將5Kg粉末放入三維滾筒混料機，，轉(zhuǎn)速為18rpm，混料15分鐘后取出。在內(nèi)徑為Φ500mm的鋼制模具中壓制成形，加壓壓力按200MPa設(shè)計，成型后的圓柱棒在真空保護下，利用等離子焊接方法制備獲得自耗電極?？刂迫蹮掃^程中的各工藝參數(shù)的設(shè)定，初始工作電極為0.6v，合金熔化速率控制在1Kg·KW-1·h-1，電流密度控制在7.3A·cm-2。電極與坩鍋間隙為60mm，電弧長度控制在34mm左右。鑄錠在真空保護下，凝固冷卻至300℃左右出爐。分析鑄錠組織發(fā)現(xiàn)合金成分均勻，無宏觀偏析且雜質(zhì)含量限制在0.2％以下。
實施例3Al-Ti-C中間合金的成分設(shè)計重量比為Al94.3，Ti4.9，C0.8。其工藝方法是依以上成分將粉末進行初步攪拌，為近一步提高合金均勻性，將1Kg粉末放入三維滾筒混料機，，轉(zhuǎn)速為18rpm，混料10分鐘后取出。在內(nèi)徑為Φ30mm的鋼制模具中壓制成形，加壓壓力按200MpP設(shè)計，成型后的圓柱棒在氬氣保護下，利用等離子焊接方法制備獲得自耗電極?？刂迫蹮掃^程中的各工藝參數(shù)的設(shè)定，初始工作電極為0.6v，合金熔化速率控制在1Kg·KW-1·h-1，電流密度控制在7.3A·cm-2。電極與坩鍋間隙為55mm，電弧長度控制在25mm左右，為提高鑄錠組織的均勻性，每隔幾秒鐘將直流電極極性轉(zhuǎn)變，提高攪拌效果。鑄錠在真空保護下，凝固冷卻至300℃左右出爐。分析鑄錠組織發(fā)現(xiàn)合金成分均勻，無宏觀偏析且雜質(zhì)含量限制在0.2％以下。
權(quán)利要求
1.一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于其制備過程依次為a.將Al、Ti、C的粉末顆粒，按合金設(shè)計的Al∶Ti∶C重量比均勻混合；b.將混合均勻的粉末，在鋼制模具中模壓成棒；c.在真空或氬氣氣氛保護下，采用等離子焊接，制備自耗電極；d.將制備的電極進行真空自耗電弧熔煉；e.熔煉完成后，在真空保護下，凝固冷卻至300℃以下出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于真空自耗電弧熔煉的工藝參數(shù)為熔煉起始電壓設(shè)定在30～40v，電極與坩堝間隙為50mm～70mm，電弧長度控制在20～40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于在真空自耗電弧熔煉過程中轉(zhuǎn)變直流電極極性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Al-Ti-C中間合金的制備方法，其特征在于對真空自耗電弧熔煉后的鑄錠進行二次熔煉。
全文摘要
一種Al－Ti－C中間合金的制備方法，涉及一種用于細化鋁及鋁合金晶粒的Al－Ti－C中間合金的制備方法，特別是采用真空自耗電弧熔煉法制備Al－Ti－C中間合金的方法，其特征在于制備時將按設(shè)計要求的Al∶Ti∶C重量比的Al、Ti、C粉末均勻混合后，壓制為圓柱狀自耗電極，直接采用真空電弧熔煉進行熔煉得到Al－Ti－C中間合金。采用本發(fā)明的方法獲得的中間合金成品率高，且表面質(zhì)量及內(nèi)部的冶金質(zhì)量有了明顯的改善。
文檔編號C22C1/03GK1912160SQ200610127939
公開日2007年2月14日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者姚素娟, 任智森, 關(guān)武紅, 張英, 張俊紅 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司