专利名称：一种新型中间合金细化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种细化铝及铝合金晶粒的载有细颗粒的TiAl3、TiB2、TiC质点的新型铝基中间合金细化剂。
目前广泛使用的细化剂多为中间合金。最早用的有Al-Ti，Al-Ti-B中间合金。采用恰当方法加入足够量的晶粒细化剂，可避免铸坯产生裂纹和冷隔，防止羽毛晶的出现，减少偏析等铸造缺陷，从而提高铝合金的加工工艺性和使用性。
大量的理论研究表明含Ti的晶粒细化剂细化铝及铝合金晶粒的机理有二(一)包晶反应理论，L(液体)+TiAl3→α-Al;(二)异质形核理论，TiB2、TiC相质点作为α-Al的结晶核心。对细化机理还在深入研究并未得到统一的看法。但是上述理论对于作为细化剂的中间合金的研制，生产和应用起到了积极的推动作用，按后一种理论，人们近年来成功地研制出Al-Ti-C中间合金细化剂，该中间合金的细化性能与原有的Al-Ti-B中间合金细化剂相近，远优于Al-Ti中间合金细化剂，也减少了Ti的加入量;同时它还克服了Al-Ti-B中间合金细化剂易被Zr，Mn，Cr等元素毒化的缺点，但是，上述三种细化剂都存在易衰减的缺点，炉内保持2小时以上即失去细化作用。详见美国专利US748001及Metall.Trans.，1986，vol17AP2127。通过对Al-Ti-B及Al-Ti-C中间合金显微组织的观察，注意到它们所含的形核质点TiAl3相尺寸较大。如在Al-Ti-B中间合金中，块状TiAl3相平均尺寸大于20μm，片状TiAl3相平均尺寸大于50μm;在Al-Ti-C中间合金中，片状TiAl3相尺寸大于50μm。这些TiAl3相的尺寸是TiB2、TiC相尺寸的数倍，乃至数十倍，这些大尺寸的潜在结晶核心(TiAl3相)削弱了中间合金的细化效率，又使其在铝水中的沉降速率增加，降低了抗衰减能力。由于TiAl3颗粒粗大，有时还起到了有害夹杂物的作用而影响被细化的薄板等铝材的冶金质量。
本发明的中间合金在元素类别与US4873054相同，但美国专利US4748001中的元素的含量、形核质点的数量，尺寸都与本发明的中间合金截然不同，由于形核质点TiB2、TiC数量减少，其TiAl3相尺寸粗大，故抗衰减能力减弱，细化效果低，其应用面仅限定在某种铝加工生产中。
本发明的目的是是克服上述缺陷，提供一种同时含有细小第二相(TiAl3、TiB2、TiC等)质点的中间合金细化剂，将其开始衰减期延到可向熔铝炉内加入，细化作用保持8小时以上，炉内加入时能从容地将炉内铝全部浇注完毕，仍无衰减现象出现的新型中间合金细化剂。
本发明的目的这样实现的。
本发明的中间合金细化剂，同时含有大量细小弥散分布TiAl3、TiB2、TiC三种形核质点，其中TiAl3相质点平均尺寸小于10μm，TiB2和TiC相质点平均尺寸小于5μm。
本发明的中间合金细化剂的化学成份(按重量百分比)是2-12%Ti，0.1-1.2%C，0.1-1.0%B，余量为铝和常见的微量杂质。
本发明的中间合金细化剂的成份各种组元含量(重量百分比)的相互之间符合下述关系(%C+%B)≥0.5%，%Ti-4(%C)-2.2(%B)≥0.5%。
本发明的中间合金细化剂形状为铸块状、丝状、粒状和粉状。
符合本发明中间合金成分配比的细化剂，含有潜在的晶核尺寸满足了本发明的规定范围，其细化作用就能够保持长效(8小时以上)，高效(加入量减少一倍以上，可达到现有细化剂的效果)。无毒化(能细化含Zr，Mn，Cr等元素的铝合金)作用。
采用本发明中间合金细化剂细化的铝及铝合金，浇注时温度波动，时间长短都对铸坯质量无影响，细化后，组织匀细，压延工艺性得到改善，挤出速度可提高一倍，模具寿命延长2-4倍。加工后铝材表面质量提高，消除了表面缺陷，着色性能也得到改善。而且也能在不降低塑性的同时，提高铝材的屈服强度。本发明的新型中间合金细化剂的实施例如下实施例一、本发明合金(按重量)5%Ti，0.4%，C，0.5%B余量为铝及微量杂质，经扫描电镜观察，TiAl3相尺寸平均小于8μm，TiB2和TiC相的平均尺寸都小于2.5μm。用该合金细化工业纯铝，进行细化效果试验。试验是用3KW电阻炉。用200毫升的刚玉坩埚内升温至铝熔化，炉温控制仪表定针指在725℃，经校正的温差为±5℃、到725℃时，将称好的0.1克本发明的中间合金加入铝水中，轻轻搅，搅数次后，保持到5分钟浇注在室温的φ30×50mm的铸铁模内，从距底端20毫米处锯开，并将切面制成金相试样，测量晶粉大小，得出平均尺寸为100μm。(相当于同样条件下，用Al-5Ti-1B中间合金加入0.2克获得晶粒尺寸平均为200μm时的细化效果，即细化效果相当于提高4倍)。
实例二对6063合金在6吨熔炉进行工业性试验。加入与实例一中成分相同的本发明合金3公斤(相当于重量百分比0.05%)，加入后，在725℃停留8小时后，开始出炉，直到铝水出完，在最后，中间和最前边铸棒分别取宏观试片，观察，晶粒度均达到1级，同一试验重复三次，所获得效果一致。
权利要求
1.一种用于细化铝及铝合金晶粒的一种新型中间合金细化剂，其特征是含有大量细小弥散分布的TiAl3、TiB2、TiC三种形核质点，其中TiAl3相质点平均尺寸小于10μm，TiB2和TiC相质点平均尺寸小于5μm。
2.按权利要求1所述的一种新型中间合金细化剂，其特征是成份(按重量百分比)中含有2-12%Ti，0.1-1.2%C，0.1-1.0%B，余量为铝和常见的微量杂质。
3.按权利要求1和2所述的一种新型中间合金细化剂，其特征是合金成分各种组元含量(重量百分比)的相互之间符合下述关系(%C+%B)≥0.5%，%Ti-4(%C)-2.2(%B)≥0.5%。
4.按权利要求2所述的一种新型中间合金细化剂，其特征是形状为铸块状、丝状、粒状和粉状。
全文摘要
本发明是一种含有细颗粒TiAl
文档编号C22C1/03GK1088996SQ9311456
公开日1994年7月6日 申请日期1993年11月18日 优先权日1993年11月18日
发明者韩行霖, 姜文辉 申请人:沈阳工业大学