專利名稱：Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料加工技術領域，具體地說，本發明涉及一種利用Al-Ti-B中 間合金細化純鋁的工藝。
背景技術：
晶粒細化是提高材料強度和塑性的重要手段之一，是改善鋁材質量的重要途徑， 隨著鋁材的廣泛利用，尤其是在高新技術領域的應用，對鋁錠、坯在后續深加工工藝 中的組織提出了嚴格要求，而控制其組織和性能的關鍵之處在于熔鑄出最佳的鑄態晶 粒組織。晶粒尺寸和形態是鑄態組織的重要特征，細小均勻的等軸晶是其最佳的鑄態 組織。要獲得這種組織，必須通過不同的手段細化晶粒。細化金屬及其合金鑄態組織 的手段包括向液態金屬中添加晶粒細化劑或阻止生長劑、快速凝固、去除異質晶核獲 得深過冷或借助外來能量(如機械振動、電磁攪拌、超聲波處理等)破碎枝晶的動力學 細化方法等。經過近半個世紀的研究發現，在鋁及其合金工業生產條件下，向鋁熔體 中添加Al-Ti-B中間合金細化劑是促進等軸晶形成、抑制柱狀晶生長及減小枝晶間距， 從而獲得均勻致密的鑄態組織最為簡便和有效的處理方法。目前，添加A1-Ti-B中間合金后的熔體一般不經任何處理，保溫一段時間后，即 行澆注。經對現有技術的文獻檢索發現，《鑄造》雜志1999年第9期第12-14頁發 表的"AlTiB中間合金細化行為的溫度特性"中提及的細化工藝就是釆用Al-Ti-B中 間合金進行的，Al-Ti-B中間合金細化純鋁的工藝一般包括向溫度為700 80(TC的鋁 熔體中添加0. 1 1%的Al-Ti-B中間合金，保溫1 10分鐘并適當攪拌，然后進行澆 注。采用這種細化工藝可以較好地發揮A1-Ti-B中間合金的細化效果，但當中間合金 加入鋁熔體后，在較短時間內原先呈團聚狀的TiB2化合物團很難分散開來，其成核能 力未能得以充分發揮，而且在鋁制品后續軋制加工時，高硬度的TiB2聚集團易劃傷軋 輥，軋制鋁箔時還會出現穿孔及各種線缺陷；同時，長條狀的TiAl:,相難以完全溶解， 使得溶質Ti在整個熔體中不能均勻分布。因此，采用這種細化工藝時，由于粗大TiAl:,相溶解擴散不完全，粘連TiB2粒子聚集團分散不開，從而使得A1-Ti-B中間合金的細 化效率很低，以此工藝細化后的工業純鋁鑄態晶粒尺寸一般都大于150|im。為了解決上述問題，本發明者通過研究提供了一種Al-Ti-B中間合金細化純鋁的 新工藝，加快了 TiAl3相的溶解擴散速度，增加TiB2粒子的彌散分布程度，從而提高 了 Al-Ti-B中間合金的細化效率。本發明的目的在于提供一種Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝。發明內容本發明提供的Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝包括純鋁熔化、升溫、保溫、添加 Al-5Ti-lB中間合金、澆注，其中，在加入Al-5Ti-lB中間合金的鋁熔體上部引入高能超聲波。在一個優選實施方式中將熔化后的純鋁升溫至700 80(TC，并保溫15分鐘。 在另一個優選實施方式中所述Al-5Ti-lB中間合金的添加量為純鋁重量的0.1 0.5%。在另一個優選實施方式中所述高能超聲波的頻率為20士lKHz，功率為1000 5000W，處理時間為1 5分鐘。本發明在添加Al-Ti-B中間合金細化劑的鋁熔體中施加高能超聲處理，借助于高 能超聲波在熔體中傳播時產生的聲空化和聲流效應，大大加快了 TiAl3相的溶解擴散 速度，使其在很短的時間內即可在熔體中均勻分布；同時可以擊散團聚狀的TiB2粒子 團，使其在熔體中更加彌散分布，從而提高A1-Ti-B中間合金的成核效率。本發明的有益效果為相比于僅用同等量Al-5Ti-lB中間合金細化純鋁，采用本 發明細化工藝處理后的工業純鋁鑄態晶粒均為細小等軸晶，平均尺寸可降低30pm以 上，不但改善了鋁材質量，且能滿足鋁制品后續軋制加工的要求。
具體實施方式
以下用實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明最佳實施方 式的描述，并不對本發明的范圍有任何限制。 實施例1稱取工業純鋁熔化，升溫至70(TC并保溫15分鐘，將按工業純鋁重量的0.3%稱取的Al-5Ti-lB中間合金加入70(TC的工業純鋁熔體中，然后在鋁熔體上部引入頻率為 20KHz，功率為3000W的高能超聲波，持續超聲振動處理3分鐘。實施例2實施方式同實施例l，其中鋁熔體溫度為73(TC， Al-5Ti-lB的添加量為0.2%，高 能超聲波的頻率為21KHz，功率為2000W，持續處理時間為2分鐘。實施例3實施方式同實施例l，其中鋁熔體溫度為76(TC， Al-5Ti-lB的添加量為0.5%,高 能超聲波的頻率為19KHz，功率為5000W，持續處理時間為5分鐘。實施例4實施方式同實施例l，其中鋁熔體溫度為78(TC， Al-5Ti-lB的添加量為0.iyo，高 能超聲波的頻率為20KHz，功率為IOOOW，持續處理時間為1分鐘。實施例5 實施方式同實施例l，其中鋁熔體溫度為800°C， Al-5Ti-lB的添加量為0.4%，高 能超聲波的頻率為19KHz，功率為4000W，持續處理時間為4分鐘。比較例1稱取工業純鋁熔化，升溫至76(TC并保溫15分鐘，按工業純鋁重量的0.5%稱取 Al-5Ti-lB中間合金，將其加入工業純鋁熔體中。比較例2稱取工業純鋁熔化，升溫至800'C并保溫15分鐘，按工業純鋁重量的0.4%稱取 Al-5Ti-lB中間合金，將其加入工業純鋁熔體中。試驗例 — '分別將按實施例1—5及比較例1—2細化工藝所得的鋁熔體澆入IO(TC的雷諾標準高爾夫T型模中，用截距法測量距試樣底面51mm處的晶粒尺寸。試驗結果見表1。表1實施例l一5及比較例1_2細化工藝 ' 所得工業純鋁晶粒尺寸Oim)細化后工業純鋁晶粒尺寸實施例1100實施例295實施例380實施例4140實施例590比較例1170比較例2185比較實施例5與比較例2，發現相比于僅用同等量Al-5Ti-lB中間合金細化純鋁， 采用本發明細化工藝處理后的純鋁鑄態晶粒尺寸可降低30pm以上。因此采用本發明Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，即在鋁熔體中添加Al-Ti-B中間 合金的同時，結合高能超聲振動處理，可提高Al-Ti-B中間合金的細化效率，使細化 后的純鋁鑄態晶粒平均尺寸均在150pm以下，大大改善了鋁材質量。
權利要求
1、一種Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，該方法包括純鋁熔化、升溫、保溫、添加Al-5Ti-1B中間合金、澆注，其特征在于，在加入Al-5Ti-1B中間合金的鋁熔體上部引入高能超聲波。
2、 根據權利要求1所述的A1-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，其特征在于，將熔化 后的純鋁升溫至700 800°C。
3、 根據權利要求l所述的Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，其中所述保溫時間為 15分鐘。
4、 根據權利要求1所述的Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，其中所述Al-5Ti-lB 中間合金的添加量為純鋁重量的0.1 0.5%。
5、 根據權利要求1所述的A1-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，其中所述高能超聲波 的頻率為20士lKHz，功率為1000 5000W。
6、 根據權利要求1或5所述的Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝，其中所述高能超 聲波的處理時間為1~5分鐘。
全文摘要
本發明提供了Al-Ti-B中間合金細化純鋁工藝。本發明在鋁熔體中添加Al-Ti-B中間合金細化劑的同時，結合高能超聲振動處理，加快了TiAl<sub>3</sub>相的溶解擴散速度，增加TiB<sub>2</sub>粒子的彌散分布程度，從而提高了Al-Ti-B中間合金的細化效率。采用本發明細化工藝處理后的工業純鋁鑄態晶粒均為細小等軸晶，平均尺寸在150μm以下，不但改善了鋁材質量，且滿足了鋁制品后續軋制加工的要求。
文檔編號C22C1/03GK101328549SQ200710093880
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者立 張, 園 方 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司