一种高性能Al-Ti-V-B合金细化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高性能Al

【技术实现步骤摘要】
一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于铝合金加工
，尤其涉及一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铸造铝硅合金由于具有优良的铸造性能和较好的力学性能，在汽车、轨道交通、建筑以及航空航天等领域应用非常广泛。铸造铝硅合金的晶粒细化对提高合金组织致密性和力学性能的作用显著，对进一步扩大其应用范围意义重大。目前工业铸造铝合金中最常用的是Al
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5Ti
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B细化剂。然而，在硅含量大于5wt.％的铝硅合金中，由于硅元素的毒化作用，使得Al
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5Ti
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B的细化能力降低，因此需要开发新型铝硅合金细化剂，满足工业生产需求。
[0003]Al
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V
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B类细化剂具有较好的细化能力及抗毒化能力。其中申请号CN201811226151.3的专利中制备的Al
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2V
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2B细化剂可将Al
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7Si合金的α
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Al晶粒尺寸减小至450μm。专利号CN109957687A采用新型氟盐法制备的Al
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3V
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3B细化剂可将Al
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10Si合金α
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Al晶粒尺寸减小至184μm。但是，Al
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V
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B类细化α
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Al晶粒的能力还有待提高，且现有的制备Al
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V
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B细化剂的工艺较为繁琐，需多次改变炉温，耗能也比较大。新型Al
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Nb
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B细化剂同样有着较好的细化能力但NbAl3、NbB2等细化质点易沉降失效，使得细化效果不稳定甚至失效。此外，专利号CN108220703A开发制备的Al
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Ti
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Nb
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B细化剂，可将α
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Al的晶粒尺寸细化至450μm以下，然而，(Ti,Nb)B2和(Ti,Nb)Al3颗粒的团聚可能降低细化效率，仍有待解决。因此如何制备出能细化铝合金并且可减少晶粒团聚的细化剂是合金领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术难题，本专利技术了提供了一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂，按照质量百分比计，由如下成分组成：Ti：0.5～3.0wt.％，V：1.0～4.0wt.％，B：1.0～6.0wt.％，不可避免的杂质含量小于0.1wt.％，余量为Al。
[0005]本专利技术了还提供了一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂的制备方法：
[0006](1)将Al在750～780℃下熔化后，再加热到800～900℃后加入V粉、KBF4粉和K2TiF6粉混合物，每隔10～30min搅拌60～120s和加热反应120～180min后获得均匀Al
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Ti
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V
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B合金熔体；
[0007](2)将步骤(1)获得的合金熔体浇铸到预热150～250℃铸铁模具中，凝固后获得Al
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Ti
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V
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B细化剂。
[0008]本专利技术了还提供了一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂在铝合金细化领域中的应用。
[0009]进一步地，所述的铝合金为铝硅合金或者铝镁合金。
[0010]进一步地，所述的铝硅合金为硅质量百分数≥5wt.％的铝硅合金。
[0011]进一步地，所述的铝硅合金细化领域的应用包括如下步骤：按照质量比1:1～3wt.％将铝硅合金和Al
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Ti
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V
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B合金细化剂混合，在750～780℃加热熔化后，再经搅拌和
700～730℃保温30～60min后获得混合熔体，再将混合熔体浇于200～300℃预热的铸铁模具中进行凝固获得细化后的铝硅铸锭。
[0012]进一步地，所述细化后的铝硅铸锭的α
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Al晶粒尺寸≤160μm。
[0013]与现有细化剂相比，本专利技术的细化剂具有以下优点：
[0014](1)与Nb相比，V的密度较低，为5.87g/cm3；生成的VB2比NbAl3、NbB2质量轻，不易沉降，而且VB2与α
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Al的晶格错配度小，为0.71％，因此，在Al
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Ti
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B细化剂中引入V元素，可降低Al
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Ti
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B细化剂中Si毒化现象；同时，可生成除了TiAl3和TiB2外的AlB2、TiB2和VB2等细化相，解决Al
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Nb
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Ti
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B细化剂中NbAl3、NbB2等细化质点易沉降失效的情况，最终获得能有效细化高硅含量铝硅合金α
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Al晶粒的Al
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Ti
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V
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B细化剂。
[0015](2)本专利技术解决了常见商用Al
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5Ti
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B细化剂对铸造高铝硅合金细化能力不足的问题，制备的Al
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Ti
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V
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B细化剂的细化效果优于商用Al
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5Ti
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B细化剂(细化铝硅合金晶粒尺寸为850μm)，可将Si含量≥5.0wt.％的铸造铝硅合金晶粒显著细化，尺寸≤160μm；
[0016](3)本专利技术解决了常见Al
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V
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B细化剂细化能力不足的问题，制备的Al
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Ti
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V
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B细化剂的细化效果高于常见的A
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V
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B细化剂；
[0017](4)本专利技术解决了常见细化剂制备繁琐，操作复杂，耗能高的缺点，大大简化了制备过程，为实现工业化生产提高条件。
附图说明
[0018]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0019]图1为本专利技术实施例1Al
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1Ti
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2V
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3B细化剂的SEM照片；
[0020]图2为本专利技术实施例1Al
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1Ti
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2V
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3B细化剂的XRD图谱；
[0021]图3为添加本专利技术实施例1Al...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂，其特征在于：按照质量百分比计，由如下成分组成：Ti为0.5～3.0wt.％，V为1.0～4.0wt.％，B为1.0～6.0wt.％，不可避免的杂质含量小于0.1wt.％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂，其特征在于：它的制备方法包括如下步骤：(1)将Al在750～780℃下熔化后，再加热到800～900℃后加入V粉、KBF4粉和K2TiF6粉混合物，每隔10～30min搅拌60～120s和加热反应120～180min后获得均匀Al
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Ti
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V
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B合金熔体；(2)将步骤(1)获得的合金熔体浇铸到预热150～250℃铸铁模具中，凝固后获得Al
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Ti
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V
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B细化剂。3.权利要求1或2中所述的任一一种高性能Al
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Ti
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V
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B合金细化剂在铝合金细化领域中的应用。4.根据权利要求3所述的一种高性能Al
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾海龙，薛利文，朴一男，赵玉桥，赵海冬，曲岩，查敏，王慧远，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：