专利名称：一种Al-Zr-B中间合金及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及铝合金熔铸技术领域，具体涉及一种A1-&-B中间合金及其制备方法和应用。
背景技术：
晶粒细化是提高铝或铝合金性能的重要手段之一，也是改善铝材质量的重要途径。随着铝材的广泛使用，特别是在高新技术领域的应用，对铝材铸锭、坯的铸态组织提出了更高的要求；晶粒尺寸和形态是铸态组织的最重要的特征，也是材料性能以及后续深加工中的组织的重要影响因素之一；铝合金晶粒细化的手段很多，包括液态时加入各种中间合金细化剂、控制冷速以及最近几年发展起来的施加外场的方法(如电磁场、超声等)，在工业生产条件下，只有添加细化剂的细化处理是最简便而又最有效的方法，也是铝熔体处理技术的重要组成部分，这是因为控制冷速或施加外场等均需要特殊的设备和工艺，在实际工业生产中较难实现；并且还受生产条件、合金本性等的限制，其作用是有限度的，不易控制。目前，在铝合金生产中应用最为广泛的晶粒细化剂为Al-Ti-B细化剂；虽然 Al-Ti-B细化剂具有较优异的细化晶粒能力，但其抗衰减性能仍不能令人满意，因为TB2 相仍易聚集沉淀，且TW2易受Zr、Cr等原子毒化而失去细化晶粒作用等，随后发展起来的 Al-Ti-C中间合金，虽然克服了 Zr、Cr等原子的毒化作用，但其细化能力还低于Al-Ti-B中间合金，且表现出明显的衰减性，而且其制备成本高，极大限制了其应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种A1-&-B中间合金，可用作铝或铝合金的晶粒细化剂， 为铝或铝合金晶粒细化提供新的选择。本发明的技术方案是
一种A1-&-B中间合金，由如下质量百分比的组分组成Zr 1. 0-10. 0，B 0. 5-3. 0，余量为Al。所述的Al-Zr-B中间合金，Zr/B质量比可在1 :1 10:1之间适当调整。所述Al-Zr-B中间合金的制备方法，其包括如下步骤(1)按比例称取KJrF6或& 齐U、KBF4、纯铝锭；(2)将KJrF6或&剂、KBF4置于烘箱中去除水分；(3)加热熔化纯铝锭， 过热至780-850°C，加入KJrF6与KBF4或&剂与KBF4混合物，用石墨棒搅拌至其反应结束； (4)静置保温15-20min后，精炼、扒渣，浇注成锭，即得到所述Al-Zr-B中间合金。所述ττ剂中ττ的质量百分含量为30%，其余为助熔盐，可从市场购得；也可用纯锆粉替代，但成本较高。本发明采用的反应物粉剂，均为工业纯级别，来源丰富，价格低廉，且制备工艺简单易操作，容易实现工业规模生产。与传统Al-Ti-B相比，本发明具有如下潜在优势(1)细化相与Al基体晶格常数更为接近； Al-Ti-B中间合金中Al3Ti与α -Al存在如下位向关系
(001) Al //(001)
Al //[100] A13Ti
Al3Ti与α-Al的点阵常数错配度为5. 2 %
Al-Zr-B中间合金中AlJr与α -Al存在如下位向关系
(001)ai//(001)A13Zr,
A1 //[100]A13Zr Al3Zr与α-Al的点阵常数错配度为0. 9%
错配度越小，越容易成为α "Al形核的核心，因此这是本发明的一大潜在优势；
(2)细化相团聚倾向相对较小，在铝基体中分布均勻；
(3)细化相主要以亚微米颗粒尺寸存在，最大尺寸不超过5μ m，有效延缓衰退；
(4)可用ττ剂替代传统的KJrF6以减少氟化物对设备的腐蚀。
图1是实施例1得到(a)未加细化剂(b)加本发明细化剂的金相图； 图2是实施例2得到(a)未加细化剂(b)加本发明细化剂的金相图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例1
制备IOKg中间合金晶粒细化剂，其组分质量百分比为=Zr 3. 0%, B 1.0%, Al 96%，制备过程如下
(1)配料=K2ZrF60. 933Kg, KBF4 1. 145Kg, Al 9. 6Kg ；
(2)将K2&F6、KBF4混合均勻后，置于烘箱l_2h，充分去除水分；
(3)加热熔化纯铝锭，过热至780-850°C，加入KJrF6与KBF4混合物，用石墨棒搅拌至其反应结束；
(4)静置保温15-20min后，精炼、扒渣，浇注成锭，即得到所需Al-Zr-B中间合金晶粒细化剂。将上述得到的中间合金晶粒细化剂加入到6070合金中，加入量为0.洲(质量百分比)，在720-750°C静置15min后浇注入Φ50πιπι的石墨模具中，其金相如图1所示。实施例2:
制备IOKg中间合金晶粒细化剂，其组分质量百分比为=Zr 6. 0%, B 1.0%, Al 93%，制备过程如下
(1)配料:Zr剂 2Kg, KBF4 1. 145Kg，Al 9. 3Kg ；
(2)将Ir剂、KBF4混合均勻后，置于烘箱l_2h，充分去除水分；
(3)加热熔化纯铝锭，过热至780-850°C，加入Ir剂与KBF4混合物，用石墨棒搅拌至其反应结束；
(4)静置保温15-20min后，精炼、扒渣，浇注成锭，即得到所需A1-&-B中间合金晶粒细化剂。将上述得到的中间合金晶粒细化剂加入到A356合金中，加入量为0.洲(质量百分比)，在720-750°C静置15min后浇注入Φ50πιπι的石墨模具中，其金相如图2所示。
权利要求
1.一种Al-Zr-B中间合金，其特征在于由如下质量百分比的组分组成Zr 1. 0-10. 0， B 0. 5-3. 0，余量为 Al。
2.如权利要求1所述的一种A1-&-B中间合金，其特征在于Jr/B质量比为1:1 10:1之间。
3.如权利要求1所述的一种A1-&-B中间合金的制备方法，包括如下步骤(1)按比例称取KJrF6或^ 剂、KBF4、纯铝锭；(2)将KJrF6或ττ剂、KBF4置于烘箱中去除水分；(3)加热熔化纯铝锭，过热至780-850°C，加入KJrF6与KBF4或&剂与KBF4混合物，用石墨棒搅拌至其反应结束；(4)静置保温15-20min后，精炼、扒渣，浇注成锭，即得到A1-&-B中间合金。
4.如权利要求3所述的一种Al-Zr-B中间合金的制备方法，其特征在于步骤(1)中选用ττ剂，所述ττ剂中ττ的质量百分含量为30%，其余为助熔盐。
5.如权利要求1所述的一种Α1-&-Β中间合金用作铝或铝合金的晶粒细化剂。
全文摘要
本发明提供一种Al-Zr-B中间合金，用于铝或铝合金的晶粒细化剂，所述中间合金由如下质量百分比的组分组成Zr1.0-10.0，B0.5-3.0，余量为Al；该中间合金的制备方法包括按比例称取K2ZrF6或Zr剂、KBF4、纯铝锭；将K2ZrF6或Zr剂、KBF4置于烘箱中1-2h，充分烘干待用；加热熔化纯铝锭，过热至780-850℃，加入K2ZrF6与KBF4或Zr剂与KBF4混合物，用石墨棒搅拌至其反应结束；静置保温15-20min后，精炼、扒渣，浇注成锭。本发明生成的颗粒尺寸细小、分布均匀，颗粒与基体界面结合良好，且反应物来源丰富，价格低廉，易于实现规模化生产。
文档编号C22C21/00GK102212724SQ20111013202
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者赵玉涛, 陈刚, 陈登斌 申请人:江苏大学