具有均匀细小等轴晶组织的纯铝的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有均匀细小等轴晶组织的纯铝的制备方法，属金属热处理加工金相控制技术领域。本发明专利技术方法的特征是采用复合盐ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］作为晶粒细化剂；该制备方法的具体工艺步骤如下：将纯铝经过常规的熔化，于７００～８５０℃温度范围内，向母液中加入０．４～１．５ｗｔ％比例的ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］复合盐粉末细化剂，然后搅拌，使均匀混和，再经常规的除气、去渣，保温３０～６０分钟后进行浇铸，然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯。ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］复合盐粉末的混合比例为：ＫＢＦ↓［４］０～５０ｗｔ％，Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］１００～５０ｗｔ％。本发明专利技术方法的优点是：晶粒细化剂用量少，细化效果好，细化剂抗失效寿命长；另外，工艺简单，易于操作并可节约能源，便于形成规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属金属热处理加工金相控制

技术介绍
众所周知，金属细小等轴的晶粒结构可以提高材料的力学性能和工艺性能。常见的晶粒细化途径主要有三种(1)在液态铸锭的凝固过程中进行强烈的搅动，打碎在凝固过程中易于形成的初生固相的树枝晶网格骨架，保留分散、均匀的颗粒状组织，得到非树枝晶铸锭。美国专利3902544提出了一种采用机械搅拌制备非树枝晶铸锭的方法。另一美国专利3995678提出了采用电磁搅拌来制备非树枝晶铸锭的方法。(2)采用深冷大变形加工的方法，即对普通组织的铸锭施加作用力，使其产生形变，并在随后的热处理过程中使初生相转变为细小的颗粒状，从而得到晶粒尺寸细小的等轴晶组织。例如美国专利4.415.374提出了应变诱导熔化激活法制备晶粒细小的铸锭。上述方法的缺点是，机械搅拌设备庞大，且在铸锭凝固过程中搅拌器与铸锭液始终有接触，易造成铸锭液污染；电磁搅拌虽然克服了机械搅拌的不足，但电能消耗较大，设备也较复杂。上述方法二的不足是生产成本昂贵，且仅适合生产小尺寸的坯料。(3)在熔化的的铸锭母液中投入细化剂，凝固后获得均匀细小的晶粒组织。对于纯铝，在熔铸过程中添加晶粒细化剂以细化铸造组织，这是最经济和最有效的手段。当前较常用的纯铝晶粒细化剂主要有以下几种①Al-Ti-B中间合金细化剂，这是工业上常用的细化剂，即制备一种Al-Ti-B中间合金，作为晶粒细化剂制备晶粒组织均匀细小的铸锭。但由于中间合金的熔制不仅增加了工序，而且消耗较大，因而增大了生产成本。另外中间合金中的主要异质形核核心TiAl3尺寸有时过大，且分布不均，影响细化效果。②Al-Ti-C系复合合金细化剂，常用的晶粒细化剂是Al-Ti-C和Al-Ti-C-RE两种。由于铝熔体不润湿碳，Al-Ti-C合金化困难，且工艺比较难控制，工期长，能耗大。③钛铝基合金细化剂，这种合金的制备方法也存在有不足之处，其制备工艺复杂，生产成本较高，且能耗也高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术的另一目的是提供一种新型的复合盐晶粒细化剂。本专利技术一种，其特征是采用复合盐KBF4和K2TiF6作为晶粒细化剂；该制备方法的具体工艺步骤如下将纯铝经过常规的熔化，于700～850℃温度范围内，向母液中按0.4～1.5wt％的比例加入KBF4和K2TiF6复合盐粉末细化剂，然后搅拌，使均匀混合，再经常规的除气、去渣，保温30～60分钟后进行浇铸；金属模需事先预热至200℃；然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯；KBF4和K2TiF6复合盐粉末的混合比例为KBF4O～50wt％，K2TiF6100～50wt％。KBF4和K2TiF6复合盐类的加入量，最佳为纯铝母液重量的1.5wt％；KBF4和K2TiF6复合盐的最佳混合比例为KBF410wt％、K2TiF690wt％。用复合盐细化剂来细化纯铝晶粒的原理是复合盐与纯铝母液发生原位反应，生成有效的异质晶核分布于熔体中，这些大量的质点在铝液冷却凝固的过程中促进铝液形成晶核，有利于细晶的产生和分布。本专利技术方法的优点是晶粒细化剂用量少，细化效果好，响应时间短，抗失效寿命长。另外，对铝熔池温度不敏感，易于操作，工艺简单；而且可节约能源，便于形成规模化生产。具体实施例方式现将本专利技术的实施例具体叙述于后。实施例一将纯铝经过常规的熔化，在750℃温度下，向母液中按1.5wt％的比例加入KBF4和K2TiF6复合盐粉末细化剂；KBF4和K2TiF6复合盐的混合比例为KBF410wt％、K2TiF690wt％；然后搅拌，使均匀混和，再经常规的除气、去渣，保温30分钟后进行浇铸；金属模需预热至200℃；然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯。经仪器检测，铝铸锭的中部，距铸锭中心1/4直径处或是铸锭边缘，均为细小均匀的晶粒组织，各处分布都一致；另外，使这种具有均匀细小等轴晶组织的纯铝铸锭，其机械性能比原始纯铝铸锭有很大提高。实施例二本实施例的制备过程和步骤与上述实施例1完全相同。不同的是在母液中加入KBF4和K2TiF6复合盐的量为母液重量的0.4wt％。采用相同的复合盐混合比例，即KBF415wt％、K2TiF685wt％；保温时间为30分钟。最终也可得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯。经仪器检测，铝铸锭的中部，距铸锭中心1/4直径处或是铸锭边缘，均为细小均匀的晶粒组织，各处分布都一致；另外，其机械性能比原始纯铝铸锭有较大提高。实施例三本实施例的制备过程和步骤与上述实施例1完全相同。在母液中加入KBF4和K2TiF6复合盐的量为母液重量的1.5wt％；保温时间为30分钟。不同的是复合盐的混合比例为KBF430wt％、K2TiF670wt％。最后得到纯铝铸坯。经仪器检测，铸锭组织细小均匀，但与实施例1中的铝铸锭相比，其晶粒尺寸稍大些；另外，该铝铸锭的机械性能也稍差。实施例四本实施例的制备过程和步骤与上述实施例1完全相同。在母液中按1.5wt％的比例加入KBF4和K2TiF6复合盐粉末细化剂，保温时间为30分钟。不同的是KBF4和K2TiF6复合盐的混合比例为KBF450wt％、K2TiF650wt％，最后得到纯铝铸坯。经仪器检测，铸锭组织细小均匀，但与实施例1中的铝铸锭相比，其晶粒尺寸稍大些；另外，该铝铸锭的机械性能也稍差。实施例五本实施例的制备过程和步骤与上述实施例1完全相同。在母液中按1.5wt％的比例加入KBF4和K2TiF6复合盐粉末细化剂，保温时间也为30分钟。不同的是KBF4和K2TiF6复合盐的混合比例为KBF40wt％、K2TiF6100wt％，最后得到纯铝铸坯。经仪器检测，铸锭组织细小均匀，但与实施例1中的铝铸锭相比，其晶粒尺寸稍大些；另外，该铝铸锭的机械性能也稍差。实施例六将纯铝经过常规的熔化，在750℃温度下，向母液中按1.5wt％的比例加入K2TiF6盐粉末细化剂；然后搅拌，使均匀混和，再经常规的除气、去渣，保温30分钟后进行浇铸；金属模需预热至200℃；然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯。经仪器检测，铝铸锭的中部，距铸锭中心1/4直径处或是铸锭边缘，发现有细小均匀的晶粒组织，各处分布都一致；另外，使具有这种均匀细小等轴晶组织的纯铝铸锭，其机械性能比原始纯铝铸锭有很大提高。经试验，表面本专利技术方法所用的复合盐细化剂细化失效时间为12小时，即抗失效寿命较长，这是其特点。权利要求1.一种，其特征是采用复合盐KBF4和K2TiF6作为晶粒细化剂；该制备方法的具体工艺步骤如下将纯铝经过常规的熔化，于700～850℃温度范围内，向母液中按0.4～1.5wt％的比例加入KBF4和K2TiF6复合盐粉末细化剂，然后搅拌，使均匀混和，再经常规的除气、去渣，保温30～60分钟后进行浇铸；金属模预热至200℃；然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯；KBF4和K2TiF6复合盐粉末的混合比例为KBF40～50wt％，K2TiF6100～50wt％。2.根据权利要求1所述的一种具有均匀细小等轴晶的纯铝的制备方法，其特征是所述的KBF4和K2TiF6复合盐类的加入量，最佳为纯铝母液重量的1.5wt％；KBF4和K2TiF6复合盐的最佳混合比例为KBF410wt％、K2TiF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有均匀细小等轴晶组织的纯铝的制备方法，其特征是采用复合盐ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］作为晶粒细化剂；该制备方法的具体工艺步骤如下：将纯铝经过常规的熔化，于７００～８５０℃温度范围内，向母液中按０．４～１．５ｗｔ％的比例加入ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］复合盐粉末细化剂，然后搅拌，使均匀混和，再经常规的除气、去渣，保温３０～６０分钟后进行浇铸；金属模预热至２００℃；然后随模冷却到室温，得到细小均匀晶粒组织的纯铝铸坯；ＫＢＦ↓［４］和Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］复合盐粉末的混合比例为：ＫＢＦ↓［４］０～５０ｗｔ％，Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］１００～５０ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒华，唐轩，邵光杰，许珞萍，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]