专利名称：一种铝合金的细化工艺的制作方法
技术领域：
本发明属金属材料领域，特别涉及一种铝合金的细化工艺。
背景技术：
铝合金的晶粒细化方法有很多种，其中，向铝合金中添加晶粒细化剂的方法，操作简便、细化效果好，在工业生产中获得了广泛的应用。AlTiB中间合金是工业上最常用的细化剂，然而其在使用过程中却暴露出一些缺点，如TiB2粒子密度较铝大，在铝液中易聚集成团和下沉，不但会导致细化衰退，而且在流槽中对铝合金进行连续细化处理时易堵塞过滤器；TiB2粒子硬度高、尺寸较大，在铝箔及印刷基板中易形成表面划痕和穿孔等缺陷，并损伤轧辊表面。AlTiC中间合金中的TiC粒子较TiB2细小，但仍存在聚集倾向，在细化箔材时仍存在质量隐患。除了添加晶粒细化剂，电磁场的应用也在铝加工行业引起广泛的兴趣。当存在磁场时，熔体内部的对流会大大加强，从而改善其流动方式和温度场，使铝制品的晶粒细化质量得到改善，但对于较大截面的铝制品的细化效果不够明显，因此难以在生产中推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单、生产效率高的细化铝合金的工艺。
本发明是通过以下工艺过程实现的(1)用AlTiC(B)中间合金制作流槽和(或)铸模，铸模位于流槽的下端；在流槽和铸模的外围设置磁极，冷却水从流槽的下端进入其内腔、从其上端流出，确保流槽不被熔化。
(2)在电磁场条件下，铝熔体从浇包流出后，首先流过一个用AlTiC(B)中间合金做成的流槽，其表面裸露有大量的TiC(TiB2)颗粒及TiAl3化合物，使流槽表面变得更加凹凸不平，成为α-Al晶粒形核现成的衬底，从而大量的小晶粒依附其而生成；而熔体是在不断流动着的，电磁场的存在也加强了熔体中的对流，大量的小晶粒便脱离了流槽表面而流入金属熔体中成为游离晶粒，而形核衬底TiC(TiB2)颗粒及TiAl3化合物固定不动，这样流槽表面的TiC(TiB2)颗粒及TiAl3化合物成为可重复利用的持续的形核衬底，不断提供着大量的游离晶粒，与此同时，已形成的晶粒枝臂的熔断，也给晶粒的形成提供了大量的游离晶粒。将含有大量游离晶的熔体直接通过连铸连轧机即可得到细晶粒的铝轧板。
(3)流过了流槽的铝熔体也可再浇入由AlTiC(B)中间合金制成的铸模中，铸模的表面同样也成为可重复利用的现有衬底，大量的游离晶粒也依附其生成，最终使熔体中游离晶的数目进一步增多，使凝固后铝制品的晶粒均匀细小。
上述铝合金的细化工艺，其特征是流槽与水平面的倾斜角度为12°～55°，细化纯铝的最佳熔化温度为680～700℃，细化铝硅合金的最佳熔化温度为670～690℃。
本发明采用工业上常见的AlTiC(B)中间合金作为制作模具的材料，且其形状及尺寸可根据生产的需要来设计，大大降低了AlTiC(B)中间合金的使用量，并可获得优良的细化效果，无污染、成本低、工艺简单、生产效率高，因而适合于规模化工业生产。
图1为本发明细化工艺的原理图。
图中，1——浇包，2——铝熔体，3——AlTiC(B)流槽，4——冷却水，5——AlTiC(B)铸模，6——磁极。
具体实施例方式
下面结合附图给出本发明的两个最佳实施例实施例1(1)用Al-5Ti-0.4C(质量百分比)中间合金制作流槽3和铸模5；浇包1与流槽3的上端互相垂直，浇包处于最高位置，流槽3与水平面呈55°角斜放在浇包1的下方；铸模5位于流槽3下端的正下方；磁极6被置于流槽3和铸模5的外围，以保证铝熔体2从浇包1中流出后就处于磁场的作用之下；为保证最佳的冷却效果，冷却水4从流槽3的下端进入其内腔、从其上端流出；(2)在50Hz的磁场6下，690℃的纯铝熔体2从浇包1中流出，流过AlTiC中间合金制成的流槽3，冷却水4大大加快了AlTiC流槽3的冷却速度，大量的游离晶在此过程中生成；(3)浇入AlTiC铸模5中，凝固成形。
按照上述步骤得到的铸件与直接浇入普通铁模中得到铸件相比较，发现直接浇入普通铁模中得到铸件，其铸件的表面主要是粗大的等轴晶，而其断面则分布着非常粗大的柱状晶和羽毛状晶，铸件质量非常差；而应用本工艺得到的铸件，无论是铸件的表面或是断面皆分布着均匀细小的等轴晶，铸件质量得到了明显的改善。
实施例2(1)用Al-5Ti-1B(质量百分比)中间合金制作了流槽3和铸模5，流槽3与水平面呈12°角；(2)在100Hz的磁场6下，680℃的A356合金熔体2从浇包1中流出，流过AlTiB中间合金制成的流槽3，冷却水4大大加快了AlTiB流槽3的冷却速度，大量的游离晶在此过程中生成；(3)浇入AlTiB铸模5中，凝固成形。
按照上述步骤得到的A356合金铸件与浇入普通铁模中得到的铸件相比较，可以发现直接浇入普通铁模中得到铸件，其晶粒非常粗大，且从微观上看，其中的硅相皆呈粗大的板片状，铸件质量非常差；而应用本工艺得到的铸件，晶粒变得均匀细小，而其中的硅相也变得非常细小，铸件质量非常好。
权利要求
1.一种铝合金的细化工艺，其特征是包括以下步骤(1)用AlTiC(B)中间合金制作流槽[3]和铸模[5]，铸模[5]位于流槽[3]末端的下方；在流槽[3]和铸模[5]的外围设置磁极[6]，冷却水[4]从流槽[3]的下端进入其内腔、从其上端流出，确保流槽[3]不被熔化；(2)在电磁场条件下，铝熔体从浇包[1]流出，先流过用AlTiC(B)中间合金做成的流槽[3]，再通过连铸连轧机得到铝轧板，或浇入AlTiC(B)中间合金制成的铸模[5]中，凝固成形。
2.根据权利要求1所述铝合金的细化工艺，其特征是流槽与水平面的倾斜角度为12°～55°，细化纯铝的最佳熔化温度为680～700℃，细化铝硅合金的最佳熔化温度为670～690℃。
全文摘要
本发明属金属材料领域，涉及一种用于细化铝合金的工艺。本发明的特征是在电磁场存在的情况下，铝液从浇包流出后首先流经由AlTiC(B)中间合金制作的流槽，然后通过连铸连轧机做成铝轧板，或再浇入由AlTiC(B)中间合金制作的铸模中，从而得到细晶粒的铝合金制品。该工艺可根据生产中的需要来改变AlTiC(B)流槽以及铸模的形状和尺寸，以满足不同生产条件的需要；大大降低了AlTiC(B)中间合金的使用量，细化效果稳定，铝制品质量好，无污染、成本低、工艺简单、生产效率高，适合于规模化工业生产。
文档编号C22F3/02GK1609258SQ200410035729
公开日2005年4月27日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者刘相法, 于丽娜 申请人:山东大学