专利名称：一种含钛铝合金的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种含钛铝合金的制造方法，属于有色金属及其合金生产技术领域。
当铝合金中加入少量钛时，合金组织可得到明显细化，合金的强度、耐磨性、热稳定性均有所提高，所以钛在铝合金中的细化作用愈来愈受到人们的重视。据资料报导，发达国家普遍以钛作为铝合金中的细化元素，铸造铝合金中几乎全部加钛，另外许多变形合金也规定加钛。目前，含钛铝合金中的钛多是通过铝钛中间合金(含钛5％)的形式加入的，即首先用电解法生产纯铝，将纯铝、纯钛在感应炉或电弧炉内用较高温度熔配成铝钛中间合金，再将纯铝、铝钛中间合金和其他所需的中间合金或单质经过熔配、精炼成含钛铝合金。这种方法的问题(1)是使用了昂贵的纯金属钛，并且制造工艺流程复杂，需消耗大量的电能，故成本较高；(2)铝钛中间合金中钛的含量偏高，成分偏析较严重，组织中含有粗大的钛针，在铝合金熔炼的温度范围内，由于原子扩散的激活能较低，这些钛针在铝液中完全溶解并扩散开来所需的时间极漫长，因此钛的这种加入方式不利于钛的细化作用的充分发挥。
CN94116235.4号专利提供了一种“用电解法生产铝硅钛多元合金”的方法，该方法是采用电解法直接从含铝矿物中生产出铝硅钛多元合金，该矿物的主要成分是氧化铝78～97％，氧化硅2～18％，氧化钛0.2～3％，氧化铁0.1～1％，稀有元素氧化物0～1％。该方法虽然可以通过直接电解铝矿物得到含钛铝合金，但由于所采集的铝矿物的成分难于前后一致，从而给连续生产带来了不便；同时由于用该方法制得的铝合金中含有一定量的硅，因此该方法只能用于铝硅系含钛合金的生产，无法在其他系列的含钛铝合金生产中使用。
本发明的目的是针对现有技术存在问题，提供一种适应各种含钛铝合金的制造方法。
本发明是这样实现的含钛铝合金的制造方法主要包括电解、熔配、精炼等工艺过程，本发明是在电解过程中，直接将氧化钛和氧化铝混合后作为原料，用电解槽在冰晶石体系的电解质中进行电解，得到含有少量钛的低钛铝合金，该原料的化学组成成分 含量(重量％)氧化铝(Al2O3) 95.5～99.8
氧化钛(TiO2)0.2～3.5氧化铝中杂质 0～1.0电解得到的低钛铝合金的成分为成分 含量(重量％)铝(Al) 98.9～99.9钛(Ti) 0.1～0.6杂质含量 0～0.5将以上低钛铝合金作为基材(以此取代传统生产工艺中的纯铝和铝钛中间合金)，加入所需的中间合金或单质，经过熔配、精炼等过程后即制得相应的含钛铝合金。
与现有技术相比，本发明的优点在于1、在铝电解过程中直接实现了钛的低合金化，使用低钛铝合金作为基材可以取代传统生产工艺中的纯铝和铝钛中间合金，省去了铝钛中间合金的制备过程，降低了我国含钛铝合金的成本，用本发明生产的含钛铝合金比传统加钛法每吨成本降低约400元。
2、用本发明制得的含钛铝合金中，钛的分布更为均匀，细化晶粒的效果更好，提高了合金的强度、韧性、耐磨性以及热稳定性。
3、本发明的可操作性强，前期电解过程只需作些微调，后期熔配和精炼工艺不受任何影响，便于在不改变现有生产条件的情况下实现在绝大多数的铝合金中加钛，从而使我国的铝合金性能得以提高。
以下提供一例采用本发明制备ZL108合金(以下简称AT合金)(ZL108合金为铸铝108合金，属铝合金的一个品种，见GB1173-86)的实施例电解所用原料为氧化铝和氧化钛的混合物，其化学成分为成分 含量(wt％)氧化铝(Al2O3)99.2氧化钛(TiO2) 0.4其他杂质氧化物 0.4用电解槽在冰晶石体系的电解质中对原料进行电解，得到含有少量钛的低钛铝合金，其化学成分为成分 含量(wt％)铝(Al) 99.4钛(Ti) 0.3铁(Fe) 0.2
其他杂质0.1将上述低钛铝合金作基材(以此取代传统生产工艺中的纯铝和铝钛中间合金)，加入纯硅(Si)，在中频感应炉中熔配成含硅12％的Al-Si-Ti中间合金；再将该中间合金加入铝铜(Al-Cu)中间合金、铝锰(Al-Mn)中间合金和纯Mg，放入坩埚电阻炉中进行溶化；然后进行精炼、变质和热处理后即制得AT合金。
合金精炼、变质的工艺条件为精炼剂 C2Cl6精炼温度705～715℃变质剂 铝锶(Al-Sr)中间合金(含Sr7.02wt％)或四元Na盐或磷铜(P-Cu)或磷铜与稀土复合变质剂(P-Cu+RE)变质剂加入温度700～710℃AT合金的热处理工艺将AT合金放入热处理炉中，升温至515℃固熔7小时后水淬，淬火水温为32℃，然后迅速将试棒放入175℃的烘箱中时效16小时，空冷至室温，期间转移时间不超过25秒。
用本方法制得的AT合金，其化学成分为(wt％)Si 12.08，Mn 0.71，Cu1.62，Ti 0.23，Fe 0.22，Mg 0.63，余量为铝。
权利要求
1．一种含钛铝合金的制造方法，主要包括电解、熔配、精炼等工艺过程，其特征在于a、在电解过程中，直接将氧化钛和氧化铝混合后作为原料，用电解槽在冰晶石体系的电解质中进行电解，得到含有少量钛的低钛铝合金，该原料的化学组成成分 含量(重量％)氧化铝(Al2O3) 95.5～99.8氧化钛(TiO2)0.2～3.5氧化铝中杂质 0～1.0电解得到的低钛铝合金的成分为成分 含量(重量％)铝(Al) 98.9～99.9钛(Ti) 0.1～0.6杂质含量 0～0.5b、将以上低钛铝合金作为基材，加入所需的中间合金或单质，经过熔配、精炼等过程后即制得相应的含钛铝合金。
全文摘要
本发明提供了一种生产含钛铝合金的方法,它采用直接电解氧化铝和氧化钛的混合物,得到低钛含量的铝合金,以此取代传统生产工艺中的纯铝和铝钛中间合金。这种前期加钛的方法克服了传统工艺加钛时的成分偏析的问题,省去了铝钛中间合金的制备过程,缩短了工艺流程,降低了生产成本,同时不影响后期熔配过程,便于在不改变现有生产条件的情况下实现在绝大多数的铝合金中加钛,从面使我国的铝合金性能得以提高。
文档编号C25C3/00GK1298965SQ9912491
公开日2001年6月13日 申请日期1999年12月3日 优先权日1999年12月3日
发明者贺淑莉, 刘智勇, 王运涛, 程桂萍, 张兵临, 王建恩 申请人:郑州大学