本发明专利技术公开一种铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂及其制备方法,晶粒细化剂包括如下各重量含量的组分:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,余量为Al。制备方法为:分别称取氟钛酸钾、氟硼酸钾、工业纯铁及工业纯铝,并将氟钛酸钾与氟硼酸钾均匀混合;升温熔化所称取的工业纯铝与工业纯铁;将氟钛酸钾与氟硼酸钾混合粉末压入铝熔体中,并对熔体进行机械搅拌;使熔体自然冷却,得到Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂。本发明专利技术在Al-Ti-B三元系中,添加第四组元Fe,利用Fe与TiB
【技术实现步骤摘要】
铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种铝及其合金领域的晶粒细化剂及其制备方法,具体是一种Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂及其制备方法。
技术介绍
晶粒尺寸和形态是铝及其合金铸态组织的重要特征,由细小均匀等轴晶粒构成的铸态组织,整体呈各向同性,并且具有高强、高塑韧的优良综合力学性能,以及良好的后续变形加工工艺性能。铝及其合金在成为最终产品前都需要经历凝固过程,而凝固组织是母态,从本质上影响其后续加工性能和最终使用性能,因此控制铸锭组织十分重要,而如何熔铸出细小的等轴晶粒一直是铸造行业追求的目标之一。目前,向熔体中添加Al-Ti-B晶粒细化剂,因其工艺简单方便、晶粒细化效果优异,在铝及其合金铸态组织微细化处理工业生产中被广泛应用。其产生晶粒细化的主要原因为细化剂中存在优异形核基底TiB2,且富余的溶质Ti对Al的晶粒长大具有显著的抑制作用。但对于含有Zr、Cr等元素的铝合金,添加Al-Ti-B晶粒细化剂进行晶粒细化时,存在“中毒”现象,细化效果明显衰减,这一问题长期以来一直困扰着铝加工行业。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服Al-Ti-B晶粒细化剂现有的上述不足和缺陷,通过添加第四组元Fe,利用Fe与TiB2间的交互作用,提供一种铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的:根据本专利技术第一方面,提供一种铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,包括如下各重量含量的组分:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,余量为Al。优选地,所述Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂中,Ti重量百分含量为3.00-6.00%,在该条件下可以更好的提高本专利技术晶粒细化剂的细化性能。优选地,所述Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂中,B重量百分含量为0.70-1.20%,在该条件下可以更好的提高本专利技术晶粒细化剂的细化性能。优选地,所述Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂中,Fe重量百分含量为0.20-0.50%,在该条件下可以更好的提高本专利技术晶粒细化剂的细化性能。更优选地,所述Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂中,Ti重量百分含量为3.00-6.00%,B重量百分含量为0.70-1.20%,Fe重量百分含量为0.20-0.50%。根据本专利技术第二方面,提供一种上述铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂的制备方法,步骤如下:(1)按照生成重量百分比为:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,其余Al的量,分别称取氟钛酸钾、氟硼酸钾、工业纯铁及工业纯铝,并将氟钛酸钾与氟硼酸钾均匀混合;(2)升温熔化所称取的工业纯铝与工业纯铁,使工业纯铁充分熔解入铝熔体;优选地,所述升温熔化所称取的工业纯铝与工业纯铁,是指:升温至750-850℃先将所称取的工业纯铝在电阻炉中熔化,然后加入所称取的工业纯铁,保温一段时间,使工业纯铁充分熔解入铝熔体。更优选地,所述保温,时间为15-60分钟。(3)利用石墨钟罩将步骤(1)中配制好的氟钛酸钾与氟硼酸钾混合粉末压入步骤(2)铝熔体中,并对熔体进行机械搅拌;优选地,所述对熔体进行机械搅拌时间为15-60分钟。(4)使熔体自然冷却,得到Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂;优选地,所述使熔体自然冷却,在冷却至700-720℃时,浇铸成锭状Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂。与现有技术相比,本专利技术的创新之处为在Al-Ti-B三元系中,添加第四组元Fe,利用Fe与TiB2粒子间的交互作用,解决铝合金中Zr、Cr等元素引起的Al-Ti-B晶粒细化剂中毒问题;对Al-Zr合金经过本专利技术方法所制备Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂对Al-Zr合金的晶粒细化效果明显优于现有Al-Ti-B晶粒细化剂。附图说明通过阅读参照以下附图,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1未经细化的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织;图2添加0.20%重量百分比Al-5Ti-1B细化后的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织;图3添加实施例4所制备0.20%重量百分比Al-Ti-B-Fe细化后的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术,但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例以下实施例1-7按照如下步骤进行实施:(1)按照生成重量百分比为:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,其余Al的量,分别称取氟钛酸钾、氟硼酸钾、工业纯铁及工业纯铝,并将氟钛酸钾与氟硼酸钾均匀混合;(2)升温至750-850℃先将所称取的工业纯铝在电阻炉中熔化,然后加入所称取的工业纯铁,保温15-60分钟,使工业纯铁充分熔解入铝熔体;(3)利用石墨钟罩配制好的氟钛酸钾与氟硼酸钾混合粉末压入铝熔体中,并对熔体进行15-60分钟机械搅拌;(4)使熔体自然冷却,冷却至700-720℃时,浇铸成锭状Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂。细化:500克Al-0.20%Zr合金,加热熔化至720℃,按照0.2克/100克铝合金的量加入所制备的Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,保温5分钟,浇入雷诺标准高尔夫T型模,测量距试样底面51mm处的晶粒尺寸。具体实施例1-7的参数以及实施效果见下表:本专利技术在Al-Ti-B三元系中,添加第四组元Fe,利用Fe与TiB2粒子间的交互作用,解决铝合金中Zr、Cr等元素引起的Al-Ti-B晶粒细化剂中毒问题。图1未经细化的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织;图2添加0.20%重量百分比Al-5Ti-1B细化后的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织,其中,柱状晶得以细化,细化后的晶粒尺寸约180μm,但细化效果弱于同等添加量下Al-5Ti-1B对不含Zr的工业纯铝的细化效果(150μm)。图3添加实施例4所制备0.20%重量百分比Al-Ti-B-Fe细化后的Al-0.20%Zr合金金相宏观晶粒组织,其中,相比于图2,晶粒细化效果更为优良,细化后的晶粒尺寸为110μm左右,细化效果优于同等添加量下Al-5Ti-1B对工业纯铝的细化效果(150μm),解决了铝合金中Zr、Cr等元素引起的Al-Ti-B晶粒细化剂中毒问题。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征在于,包括如下各重量含量的组分:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,余量为Al。
【技术特征摘要】
1.一种铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征在于,包括如下各重量含量的组分:1.00-8.00%Ti,0.50-1.50%B,0.05-1.00%Fe,余量为Al。2.根据权利要求1所述的铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征是,所述Ti重量百分含量为3.00-6.00%。3.根据权利要求1所述的铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征是,所述B重量百分含量为0.70-1.20%。4.根据权利要求1所述的铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征是,所述Fe重量百分含量为0.20-0.50%。5.根据权利要求1-4任一项所述的铝及其合金用Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂,其特征是,所述Ti重量百分含量为3.00-6.00%,B重量百分含量为0.70-1.20%,Fe重量百分含量为0.20-0.50%。6.一种权利要求1-5任一项所述的Al-Ti-B-Fe晶粒细化剂的制备方法,其特征在于,步骤如下:(1)按照重量含量分别称取氟钛酸钾、氟硼酸钾、工业纯铁及工业纯铝,并将氟钛酸钾与氟硼酸钾均匀混合;...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩延峰,陆树生,张佼,顾孙望,尤伟任,孙宝德,
申请(专利权)人:上海交通大学,上海中天铝线有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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