一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101935772A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101935772A(43)申请公布日2011.01.05(21)申请号201010291144.9(22)申请日2010.09.26(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号(72)发明人赵红亮李苗翁康荣于洋孔亚萍宋勇(74)专利代理机构郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙)41117代理人徐皂兰(51)Int.Cl.C22C1/06(2006.01)C22C21/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法(57)摘要本发明公开了一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法，第一步，将石墨粉和海绵钛粉进行预处理；第二步，将占目标细化剂总质量100.0～106.4%的纯铝在电阻炉中熔化，并加热至800～850℃，加入占目标细化剂总质量1.11～3.33%的混合稀土，保温10～20min后，升温至900～950℃；第三步，将预处理后的海绵钛粉和石墨粉混合均匀，用铝箔包好，压入铝熔体中，保持1～3min；第四步，将铝熔体充分搅拌后，升温至950～1000℃，保温30～45min，用高纯氩气精炼后浇注成锭，即得到铝钛碳稀土细化剂。本发明克服了现有铝钛碳细化剂制备方法存在的不足，解决了石墨粉难以合金化的问题。CN1093572ACN101935772A权利要求书1/1页1.一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，将占目标细化剂总质量0.25～1.25%的石墨粉和占目标细化剂总质量3.75～7.50%的海绵钛粉进行预处理，石墨粉的平均粒径为61～96μm，在850～900℃下预热30～45min；海绵钛粉的平均粒径为150～250μm；第二步，将占目标细化剂总质量100.0～106.4%的纯铝在电阻炉中熔化，并加热至800～850℃，加入占目标细化剂总质量1.11～3.33%的混合稀土，保温10～20min后，升温至900～950℃；第三步，将预处理后的海绵钛粉和石墨粉混合均匀，用铝箔包好，压入铝熔体中，保持1～3min；第四步，将铝熔体充分搅拌后，升温至950～1000℃，保温30～45min，用高纯氩气精炼后浇注成锭，即得到铝钛碳稀土细化剂。2.依照权利要求1所述制备铝钛碳稀土细化剂的方法，其特征在于：所述混合稀土的组成及质量百分含量为：Ce:40～60%；La:10～30%；Nb:10～20%；Pr:0～10%。3.依照权利要求1或2所述制备铝钛碳稀土细化剂的方法，其特征在于：所述混合稀土以混合稀土金属形式加入。4.根据权利要求1或2所述方法制备的铝钛碳稀土细化剂，其特征在于：该铝钛碳稀土细化剂的组成元素及质量百分含量为：Ti：3～6%；C：0.2～1%；RE：1～3%，钛碳比大于3:1且小于20:1,其余为Al。2CN101935772A说明书1/4页一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法技术领域[0001]本发明属于金属材料加工领域，特别是涉及一种制备铝钛碳稀土细化剂的方法。背景技术[0002]在铝及铝合金生产过程中，向熔体中添加少量晶粒细化剂，是获得均匀细小等轴晶组织，提高材料强度、韧性及塑性的最有效、最经济的方法。目前，铝及铝合金行业中应用最广泛的细化剂是铝钛硼细化剂，而铝钛硼细化剂本身存在一些无法克服的缺点：细化剂中的TiB2粒子具有较大的尺寸且易聚集成团，不利于铝及铝合金的后续加工；易与铝合金中的强化元素Cr、Zr等发生“中毒反应”，失去细化效果；铝钛硼细化剂在生产过程中，用到大量氟盐来提供合金元素，产生严重的氟化物气体污染。[0003]铝钛碳细化剂可以克服以上缺点，并且具有良好的细化能力，被认为是一种具有广泛应用前景的晶粒细化剂。国内目前已开发出的铝钛碳的制备方法主要有：熔炼法，即向铝钛合金熔体中直接加入石墨单质，通过加入活化剂的方法或机械强力搅拌，促进石墨的溶入及反应，制备铝钛碳细化剂。自蔓延高温反应合成法，即通过将反应原料充分球磨，搅拌均匀，并压制成一定密度的预制块，在一定的条件下引发自蔓延反应，制备出铝钛碳细化剂。[0004]熔炼法，目前普遍存在反应温度过高，合成时间较长的问题，通常需要将熔体加热至1200℃以上，以促进TiC粒子的形成，长时间的高温熔炼，易导致氧化烧损严重，合金的冶金质量较差等缺陷。而自蔓延高温反应合成法，合成温度较低，反应速度快，然而对原料的粒径尺寸要求较高，需要长时间的球磨混料，并需要压制成一定密度的预制块，这些都限制了该方法的工业应用。而到目前为止，铝钛碳细化剂仍然没有取代铝钛硼而实现工业化大规模生产及应用，主要是因为仍没有找到一种既经济又有效的方法来解决碳元素的合金化问题。发明内容[0005]