专利名称：Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料加工技术领域，具体地说，本发明涉及一种利用Al-Ti-B中 间合金细化纯铝的工艺。
背景技术：
晶粒细化是提高材料强度和塑性的重要手段之一，是改善铝材质量的重要途径， 随着铝材的广泛利用，尤其是在高新技术领域的应用，对铝锭、坯在后续深加工工艺 中的组织提出了严格要求，而控制其组织和性能的关键之处在于熔铸出最佳的铸态晶 粒组织。晶粒尺寸和形态是铸态组织的重要特征，细小均匀的等轴晶是其最佳的铸态 组织。要获得这种组织，必须通过不同的手段细化晶粒。细化金属及其合金铸态组织 的手段包括向液态金属中添加晶粒细化剂或阻止生长剂、快速凝固、去除异质晶核获 得深过冷或借助外来能量(如机械振动、电磁搅拌、超声波处理等)破碎枝晶的动力学 细化方法等。经过近半个世纪的研究发现，在铝及其合金工业生产条件下，向铝熔体 中添加Al-Ti-B中间合金细化剂是促进等轴晶形成、抑制柱状晶生长及减小枝晶间距， 从而获得均匀致密的铸态组织最为简便和有效的处理方法。目前，添加A1-Ti-B中间合金后的熔体一般不经任何处理，保温一段时间后，即 行浇注。经对现有技术的文献检索发现，《铸造》杂志1999年第9期第12-14页发 表的"AlTiB中间合金细化行为的温度特性"中提及的细化工艺就是釆用Al-Ti-B中 间合金进行的，Al-Ti-B中间合金细化纯铝的工艺一般包括向温度为700 80(TC的铝 熔体中添加0. 1 1%的Al-Ti-B中间合金，保温1 10分钟并适当搅拌，然后进行浇 注。采用这种细化工艺可以较好地发挥A1-Ti-B中间合金的细化效果，但当中间合金 加入铝熔体后，在较短时间内原先呈团聚状的TiB2化合物团很难分散开来，其成核能 力未能得以充分发挥，而且在铝制品后续轧制加工时，高硬度的TiB2聚集团易划伤轧 辊，轧制铝箔时还会出现穿孔及各种线缺陷；同时，长条状的TiAl:,相难以完全溶解， 使得溶质Ti在整个熔体中不能均匀分布。因此，采用这种细化工艺时，由于粗大TiAl:,相溶解扩散不完全，粘连TiB2粒子聚集团分散不开，从而使得A1-Ti-B中间合金的细 化效率很低，以此工艺细化后的工业纯铝铸态晶粒尺寸一般都大于150|im。为了解决上述问题，本发明者通过研究提供了一种Al-Ti-B中间合金细化纯铝的 新工艺，加快了 TiAl3相的溶解扩散速度，增加TiB2粒子的弥散分布程度，从而提高 了 Al-Ti-B中间合金的细化效率。本发明的目的在于提供一种Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺。发明内容本发明提供的Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺包括纯铝熔化、升温、保温、添加 Al-5Ti-lB中间合金、浇注，其中，在加入Al-5Ti-lB中间合金的铝熔体上部引入高能超声波。在一个优选实施方式中将熔化后的纯铝升温至700 80(TC，并保温15分钟。 在另一个优选实施方式中所述Al-5Ti-lB中间合金的添加量为纯铝重量的0.1 0.5%。在另一个优选实施方式中所述高能超声波的频率为20士lKHz，功率为1000 5000W，处理时间为1 5分钟。本发明在添加Al-Ti-B中间合金细化剂的铝熔体中施加高能超声处理，借助于高 能超声波在熔体中传播时产生的声空化和声流效应，大大加快了 TiAl3相的溶解扩散 速度，使其在很短的时间内即可在熔体中均匀分布；同时可以击散团聚状的TiB2粒子 团，使其在熔体中更加弥散分布，从而提高A1-Ti-B中间合金的成核效率。本发明的有益效果为相比于仅用同等量Al-5Ti-lB中间合金细化纯铝，采用本 发明细化工艺处理后的工业纯铝铸态晶粒均为细小等轴晶，平均尺寸可降低30pm以 上，不但改善了铝材质量，且能满足铝制品后续轧制加工的要求。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方 式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。 实施例1称取工业纯铝熔化，升温至70(TC并保温15分钟，将按工业纯铝重量的0.3%称取的Al-5Ti-lB中间合金加入70(TC的工业纯铝熔体中，然后在铝熔体上部引入频率为 20KHz，功率为3000W的高能超声波，持续超声振动处理3分钟。实施例2实施方式同实施例l，其中铝熔体温度为73(TC， Al-5Ti-lB的添加量为0.2%，高 能超声波的频率为21KHz，功率为2000W，持续处理时间为2分钟。实施例3实施方式同实施例l，其中铝熔体温度为76(TC， Al-5Ti-lB的添加量为0.5%,高 能超声波的频率为19KHz，功率为5000W，持续处理时间为5分钟。实施例4实施方式同实施例l，其中铝熔体温度为78(TC， Al-5Ti-lB的添加量为0.iyo，高 能超声波的频率为20KHz，功率为IOOOW，持续处理时间为1分钟。实施例5 实施方式同实施例l，其中铝熔体温度为800°C， Al-5Ti-lB的添加量为0.4%，高 能超声波的频率为19KHz，功率为4000W，持续处理时间为4分钟。比较例1称取工业纯铝熔化，升温至76(TC并保温15分钟，按工业纯铝重量的0.5%称取 Al-5Ti-lB中间合金，将其加入工业纯铝熔体中。比较例2称取工业纯铝熔化，升温至800'C并保温15分钟，按工业纯铝重量的0.4%称取 Al-5Ti-lB中间合金，将其加入工业纯铝熔体中。试验例 — '分别将按实施例1—5及比较例1—2细化工艺所得的铝熔体浇入IO(TC的雷诺标准高尔夫T型模中，用截距法测量距试样底面51mm处的晶粒尺寸。试验结果见表1。表1实施例l一5及比较例1_2细化工艺 ' 所得工业纯铝晶粒尺寸Oim)细化后工业纯铝晶粒尺寸实施例1100实施例295实施例380实施例4140实施例590比较例1170比较例2185比较实施例5与比较例2，发现相比于仅用同等量Al-5Ti-lB中间合金细化纯铝， 采用本发明细化工艺处理后的纯铝铸态晶粒尺寸可降低30pm以上。因此采用本发明Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，即在铝熔体中添加Al-Ti-B中间 合金的同时，结合高能超声振动处理，可提高Al-Ti-B中间合金的细化效率，使细化 后的纯铝铸态晶粒平均尺寸均在150pm以下，大大改善了铝材质量。
权利要求
1、一种Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，该方法包括纯铝熔化、升温、保温、添加Al-5Ti-1B中间合金、浇注，其特征在于，在加入Al-5Ti-1B中间合金的铝熔体上部引入高能超声波。
2、 根据权利要求1所述的A1-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，其特征在于，将熔化 后的纯铝升温至700 800°C。
3、 根据权利要求l所述的Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，其中所述保温时间为 15分钟。
4、 根据权利要求1所述的Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，其中所述Al-5Ti-lB 中间合金的添加量为纯铝重量的0.1 0.5%。
5、 根据权利要求1所述的A1-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，其中所述高能超声波 的频率为20士lKHz，功率为1000 5000W。
6、 根据权利要求1或5所述的Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺，其中所述高能超 声波的处理时间为1~5分钟。
全文摘要
本发明提供了Al-Ti-B中间合金细化纯铝工艺。本发明在铝熔体中添加Al-Ti-B中间合金细化剂的同时，结合高能超声振动处理，加快了TiAl<sub>3</sub>相的溶解扩散速度，增加TiB<sub>2</sub>粒子的弥散分布程度，从而提高了Al-Ti-B中间合金的细化效率。采用本发明细化工艺处理后的工业纯铝铸态晶粒均为细小等轴晶，平均尺寸在150μm以下，不但改善了铝材质量，且满足了铝制品后续轧制加工的要求。
文档编号C22C1/03GK101328549SQ200710093880
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者立 张, 园 方 申请人:宝山钢铁股份有限公司