一种Al-Ti-B-稀土细化剂管材及其制备方法和添加方法与流程

本发明涉及晶粒细化剂制备及应用，具体涉及一种al-ti-b-稀土细化剂管材及其制备方法和添加方法。

背景技术：

1、为应对交通装备，航空航天和电子产品等领域需要进行轻量化设计。铝合金因其密度小、比强度高、耐腐蚀、可回收再利用等优点，是轻量化的首选材料。铝合金的铸锭组织一般较粗大，限制了铝合金的应用范围，为了满足日益剧增的使用需求，需要提高其力学性能和塑性加工性能。

2、目前铝合金细化晶粒的常用方法包括物理方法（快速凝固、变形、搅拌、振动和超声处理）、化学方法（细化处理和变质处理）。添加细化剂和稀土元素，是改善铝合金粗大组织、细化晶粒提高强度和塑性的最有效，最实用的方法。al-ti-b细化剂是铝合金中常见的细化剂，单独使用时因其内部tib2颗粒密度大容易出现tib2沉淀降低细化效果，而tib2又容易团簇，团簇的tib2在后续使用时会成为应力集中点，易引发微裂纹，导致材料在受力时恶化性能，使零件提前断裂。

3、因此，现有铝合金细化剂存在挤压生产盘卷过程中容易断、铝合金产品性能差，使用铝合金细化剂的细化效果不佳和添加细化剂时难除气的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决现有铝合金细化剂存在挤压生产盘卷过程中容易断、铝合金产品性能差，使用铝合金细化剂的细化效果不佳和添加细化剂时难除气的问题，而提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材及其制备方法和添加方法。

2、一种al-ti-b-稀土细化剂管材，其成分按质量分数由2.0%~6.5%ti、0.5%~2.0%b、2.0%~6.0%稀土、≤0.30%杂质元素和余量al组成；

3、所述的稀土为la、ce、y、er、nd、sm和sc中的至少一种。

4、一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

5、一、将铝锭加热至700℃~750℃，铝锭熔化成铝液后对铝液进行旋转喷吹除气打渣，然后将kbf4和k2tif6的混合物加入到铝液中，再进行合金化反应；

6、二、合金化反应完毕后，向铝液中加入铝稀土合金，然后进行超声处理和旋转喷吹处理，待铝液成分合格后，将轻质碳酸钙均匀撒在熔液表面，清除残液后撇渣，得到铝熔体；

7、三、将铝熔体的温度调整到700℃~900℃，铝熔体通过流槽转入浇注炉，待铝液全部进入浇注炉后，清除表面浮渣；

8、四、浇注及连铸连挤，得到al-ti-b-稀土细化剂管材。

9、一种al-ti-b-稀土细化剂管材用于铝合金的晶粒细化，其添加方法具体是按以下步骤完成的：

10、一、熔炼：

11、将待细化铝合金加热熔化，得到待细化铝合金熔体；

12、二、向al-ti-b-稀土细化剂管材的空腔中通入氩气，然后将al-ti-b-稀土细化剂管材插入待细化铝合金熔体中，待al-ti-b-稀土细化剂管材完全熔化后停止通入氩气，搅拌5s，静置10min~20min，得到晶粒细化后的铝合金；

13、步骤二中所述的al-ti-b-稀土细化剂管材的质量为待细化铝合金质量的0.1%~1%；

14、步骤二中所述的氩气的压力为0.1mpa~0.5mpa，通氩气的时间与al-ti-b-稀土细化剂管材加入的时间相同；

15、三、浇注：

16、将晶粒细化后的铝合金浇注至模具中，冷却后得到晶粒细化的铸件。

17、本发明的目的和原理：

18、本发明的目的之一是提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，该方法提供的超声处理，有利于稀土元素分散，有利于稀土元素消除tib2颗粒团聚，有利于增加细化剂中的形核质点数量，使细化剂具备高细化能力。

19、进一步限定，所述超声处理的频率20khz，超声处理时间10~30min，超声处理方向：z方向。

20、本发明的目的之二是提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材的成分，该成分有利于消除tib2颗粒团聚，有利于增加细化剂中的形核质点数量，有利于减少tib2颗粒团聚，有利于降低形核过冷度，使细化剂具备高细化能力。

21、本发明的目的之三是提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，该方法提供的超声处理工艺和al-ti-b-稀土细化剂管材成分，有利于避免细化剂挤压生产盘卷过程容易断问题。

22、本发明的目的之四是提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，特别添加细化剂的同时，利用细化剂使管材通氩除气，小氩气泡减少铝液内气体含量，利于减少气孔缺陷，小氩气泡利于tib2颗粒分散，利于提高铝产品性能。

23、本发明的目的之五是提供一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，本发明添加细化剂和铝合金精炼除气（通氩除气）二者结合的方法，降低铝液浇注温度，使铝合金产品高强度，高耐磨性。

24、本发明与现有技术相比具有显著效果：

25、本发明提供的超声处理，有利于稀土元素分散，有利于稀土元素消除tib2颗粒团聚，有利于增加细化剂中的形核质点数量，有利于降低形核过冷度，使细化剂具备高细化能力。

26、本发明提供的一种al-ti-b-稀土细化剂管材成分，该成分有利于消除tib2颗粒团聚，有利于增加细化剂中的形核质点数量，有利于减少tib2颗粒团聚，使细化剂具备高细化能力。

27、本发明提供的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，该方法提供的超声处理工艺和al-ti-b-稀土细化剂成分，有利于避免细化剂挤压生产盘卷过程容易断问题。

28、本发明提供的稀土细化剂产品是管材，避免添加稀土细化剂过于集中，避免出现细化效果不均衡。

29、本发明提供的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，是利用细化剂使管材通氩除气，小氩气泡减少铝液内气体含量，利于减少气孔缺陷，小氩气泡利于tib2颗粒分散，利于提高铝产品性能。

30、本发明提供的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，添加细化剂和铝合金精炼除气（通氩除气）二者结合的方法，降低铝液浇注温度，使铝合金产品获得高强度，高耐磨性。

31、本发明添加稀土细化剂同时，可以直接通氩除气，减少了通氩除气铜管的使用，避免了铝液中增铜的问题，也解决了添加时难除气的问题。

1.一种al-ti-b-稀土细化剂管材，其特征在于一种al-ti-b-稀土细化剂管材的成分按质量分数由2.0%~6.5%ti、0.5%~2.0%b、2.0%~6.0%稀土、≤0.30%杂质元素和余量al组成；

2.如权利要求1所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：

3.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤一和步骤二中所述的旋转喷吹使用的气体为氩气，氩气的压力为0.1mpa~0.5mpa，通氩的时间5min~15min，氩气的纯度为高纯氩气。

4.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤一和步骤二中所述的旋转喷吹的搅拌速度为100rpm~400rpm，搅拌时间为5min~30min。

5.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的kbf4和k2tif6的混合物的加料总时间为5min~30min。

6.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的合金化反应的时间为10min~60min。

7.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的超声处理的频率为20khz，超声处理的时间为10min~30min，超声处理的方向：z方向。

8.根据权利要求2所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的制备方法，其特征在于步骤四中所述的al-ti-b-稀土细化剂管材的内径为5mm~10mm，管材的壁厚为1mm~2mm。

9.如权利要求1所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，其特征在于一种al-ti-b-稀土细化剂管材用于铝合金的晶粒细化，其添加方法具体是按以下步骤完成的：

10.根据权利要求9所述的一种al-ti-b-稀土细化剂管材的添加方法，其特征在于步骤一中所述的待细化铝合金为al-4.5cu-1.5mg，所述的加热熔化的温度为740℃~780℃；步骤二中向al-ti-b-稀土细化剂管材的空腔中通入氩气，然后在温度为740℃~780℃下将al-ti-b-稀土细化剂管材插入待细化铝合金熔体中。