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      一種鋁?釔?硼中間合金及其制備方法與流程

      文檔序號:12645767閱讀:296來源:國知局
      一種鋁?釔?硼中間合金及其制備方法與流程

      本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域,特別涉及一種用于細(xì)化鋁及鋁合金晶粒的鋁-釔-硼中間合金及其制備方法。



      背景技術(shù):

      隨著汽車輕量化的不斷發(fā)展和國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的逐漸實施,以鋁及其合金為代表的輕質(zhì)合金的應(yīng)用日益廣泛,對其組織和性能要求的提高也越來越迫切。要想使鋁合金獲得優(yōu)異的性能,需要對鋁合金熔體進行細(xì)化處理,適當(dāng)?shù)募?xì)化處理可以改善鋁合金的組織并極大提高其力學(xué)性能。目前,在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中主要是通過添加細(xì)化劑的方法進行晶粒的細(xì)化,常用的細(xì)化劑為Al-Ti-B等中間合金。Al-Ti-B中間合金在鑄造鋁合金的生產(chǎn)中應(yīng)用一直占主導(dǎo)地位,也是公認(rèn)的一種有效的細(xì)化劑,但是由于該中間合金中的Ti元素會與含Si量高于3%的Al-Si系鑄造合金中的Si反應(yīng)生成TiSi相 和 TiSi2相,影響了Ti元素含量,消弱了該中間合金中TiB2粒子的形成,弱化了其細(xì)化效果,產(chǎn)生所謂的毒化作用,所以這也就限制了該中間合金的應(yīng)用領(lǐng)域。為此,經(jīng)過大量的實驗,發(fā)明了一種新型的中間合金,作為鋁合金組織細(xì)化的形核劑使用。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種能有效細(xì)化鋁及其合金的鋁-釔-硼中間合金,同時提供一種工藝簡單、成本低、適合工業(yè)生產(chǎn)的制備工藝及方法。

      本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的:

      一種鋁-釔-硼中間合金,包含鋁、釔、硼三種主要元素,各組分的質(zhì)量百分比分別是:鋁85.00%-95.00%,釔0.50%-10.00%,硼0.50%-5.00%;鋁錠純度≥99.9%,該中間合金中彌散分布著微米級的YB2粒子,且數(shù)量多,釔元素可以是以鋁-釔中間合金或純金屬釔加入,硼元素是以氟硼酸鉀的形式加入。

      上述鋁-釔-硼中間合金的制備方法,其特征包含以下步驟:

      鋁-釔-硼中間合金的制備方法是:首先將純鋁置于電阻爐中熔化并升溫至800-1100℃,在熔化的鋁熔體中依次加入一定質(zhì)量的金屬釔或鋁-釔中間合金、氟硼酸鉀,用石墨棒充分?jǐn)嚢?,然后置于電阻爐中保溫,每隔10min-15min用石墨棒攪拌一次;待混合熔體保溫達到預(yù)定時間,將混合熔體靜置5min,壓入六氯乙烷精煉并扒渣,最后將混合熔體澆注成錠或連鑄制成線材。該中間合金的制備工藝簡單,成本低,適宜工業(yè)化生產(chǎn);所制備的鋁-釔-硼中間合金對鋁及鋁合金具有優(yōu)良的晶粒細(xì)化效果。

      上述所述的六氯乙烷在烘干箱中將水分烘干;將模具和扒渣所用工具涂刷一層涂料,防止雜質(zhì)元素Fe的污染。在整個制備過程中選用石墨坩堝進行熔煉,選用石墨棒攪拌,目的是防止Si的污染。

      具體實施方式

      下面給出本發(fā)明的兩個最佳實施例。

      實施例1

      按照如上所述的制備工藝和方法制備Al-5Y-B中間合金的過程如下:

      (1)原料準(zhǔn)備:鋁錠、金屬釔、氟硼酸鉀、六氯乙烷等,其中鋁錠純度≥99.9%。

      (2)制備1kg的中間合金,按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比Y/B=5稱量所需的原料,鋁的燒損率為2-3%。

      (3)六氯乙烷置于烘干箱中,在100℃加熱1h,以除去水分。

      (4)將所需的模具、扒渣工具涂刷一層涂料,防止Fe等雜質(zhì)元素的污染,在制備過程中使用石墨坩堝進行熔煉,選用石墨棒進行攪拌,防止Si的污染。

      (5)利用井式電阻爐將鋁錠熔化并加熱至850 ℃,待鋁錠完全熔化后,先將已稱量的金屬釔用鋁箔紙包好,并放入于鋁熔體中不斷用石墨棒攪拌后靜置5min;然后加入已稱量的氟硼酸鉀,用石墨棒攪拌后置于電阻爐中保溫,溫度設(shè)定為800℃,每隔15min攪拌一次,以保證反應(yīng)完全進行;混合熔體在電阻爐中保溫1h,加入占總質(zhì)量2-3%wt的六氯乙烷進行精煉除氣處理,靜置5min后用扒渣工具拔除熔渣,最后將熔體澆注成錠。圖1所示的是Al-5Y-B中間合金的金相組織,圖中淺色塊狀結(jié)構(gòu)是YB2粒子的形貌,YB2粒子均勻彌散分布在基體組織中。

      實施例2

      按照如上所述的制備工藝和方法制備Al-2Y-2B中間合金的過程如下:

      (1)原料準(zhǔn)備:鋁錠、金屬釔、氟硼酸鉀、六氯乙烷等,其中鋁錠純度≥99.9%。

      (2)制備1kg的中間合金,按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比Y/B=2/2稱量所需的原料,鋁的燒損率為2-3%。

      (3)六氯乙烷置于烘干箱中,在100℃加熱1h,以除去水分。

      (4)將所需的模具、扒渣工具涂刷一層涂料,防止Fe等雜質(zhì)元素的污染,在制備過程中使用石墨坩堝進行熔煉,選用石墨棒進行攪拌,防止Si的污染。

      (5)利用井式電阻爐將鋁錠熔化,待鋁錠完全熔化后并加升溫至950 ℃,,先將已稱重的金屬釔用鋁箔紙包好,并放入于鋁熔體中不斷用石墨棒攪拌后靜置5min;然后加入已稱重的氟硼酸鉀,用石墨棒攪拌后置于電阻爐中保溫,溫度設(shè)定為850℃,每隔15min攪拌一次,以保證反應(yīng)完全進行;混合熔體在電阻爐中保溫30min,加入占總質(zhì)量2-3%wt的六氯乙烷進行精煉除氣處理,靜置5min后用扒渣工具拔除熔渣,最后將熔體澆注成錠。圖2所示的是Al-2Y-2B中間合金的金相組織,圖中淺色塊狀結(jié)構(gòu)是YB2粒子的形貌,YB2粒子均勻彌散分布在基體組織中。

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