專利名稱：一種鋁鈦硼合金熔體的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋁鈦硼合金(鋁及鋁合金的
晶粒細化劑)熔體的凈化方法。
背景技術(shù)：
鋁鈦硼合金大多采用K2TiF6+KBF4為鈦-硼元素的添加材料，反應(yīng)過程中，反應(yīng)產(chǎn) 物mKF'nAlF3易形成大分子化合物，并混雜于Al(TiB2+TiAl3)熔體中難以析出，嚴重影響了 Al (TiB2+TiAl3)合金的純凈度及其細化性能，而且傳統(tǒng)的制造工藝， 一直沒能找到合適的方 法解決在合金制備過程中產(chǎn)生的大分子量反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3混雜于Al (TiB2+TiAl3)合 金中的問題。 均勻彌散分布在鋁鈦硼合金(鋁及鋁合金的晶粒細化劑)中的渣(mKF ^A1F》若 不加以有效清除，或者說，渣(mKF nAlF3)的量(溶解于鋁鈦硼合金熔體中)不控制在一 個確定量以下，那么，一旦這些渣伴隨著(實際應(yīng)用中的)鋁鈦硼合金作為晶粒細化劑添加 到待加工的鋁基合金材料中時，就會對加工鋁材產(chǎn)生巨大的使用安全隱患，例如這些渣一 旦進入用于制造飛機機翼的鋁板中，該鋁板由于在空中飛行受到低溫和高壓的作用，鋁板 中渣的所在部位就可能造成鋁板撕裂的誘導(dǎo)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺 陷。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
—種鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，包括如下步驟 A、在反應(yīng)爐中加入工業(yè)純鋁錠并熔化后，加入高溫覆蓋劑覆蓋，升溫至670 900°C ; B、加入K2TiF6和KBF4并攪拌，使之發(fā)生如下反應(yīng)
K2TiF6+KBF4+Al ^2^A1 (TiB2+TiAl3) +mKF'nAlF3;
其中Al (TiB2+TiAl3)合金中Ti(鈦)含量為1 10%， B(硼)含量為0.001 5X，余量為A1(鋁)；C、向已經(jīng)混合均勻的K2TiF6+KBF4攪拌材料中，加入含Mg (鎂)、Li (鋰)、Na (鈉)
以及F(氟)的絡(luò)合物，所述絡(luò)合物的量為K2TiF6和KBF4質(zhì)量之和的0.01X 1%，溫度恒
定為670 85(TC，均勻攪拌15 60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。 優(yōu)選的方案是所述的步驟A C中，反應(yīng)溫度為670 850°C。 更優(yōu)的方案是所述的步驟A C中，反應(yīng)溫度為680 780°C。 更優(yōu)的方案是所述的步驟B)中反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAl&，其中m+n《200。 優(yōu)選的方案是合金中Ti(鈦)含量為1 6%， B(硼)含量為O.OOl 0.5%，
3余量為A1(鋁)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果 在本發(fā)明的反應(yīng)過程中，通過添加適量的含Mg(鎂)、Li(鋰)、Na(鈉)以及F(氟) 的絡(luò)合物，很好地起到了阻止反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3聚合的效果；在傳統(tǒng)的鋁鈦硼制造工藝 中，沒能解決mKF nAlF3聚合的問題，合金產(chǎn)物中，可以檢測到K(鉀)的含量大約為5g/ Kg，而通過添加適量的含Mg(鎂)、Li(鋰)、Na(鈉)以及F(氟)的絡(luò)合物后，檢測到合金 產(chǎn)物中K(鉀)的含量小于0. 01g/Kg，從而使其反應(yīng)后合金產(chǎn)物中雜質(zhì)含量大幅降低。
本發(fā)明在鋁鈦硼合金制備過程中，通過添加絡(luò)合物的量為KJiFe和KB^質(zhì)量之和 的0. 01 % 1 % ，使得反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3難以聚合成大分子；由于難以聚合成大分子，其 分子比重小于鋁鈦硼合金熔體比重，進而浮于鋁鈦硼合金熔體層之上，從而十分容易將其 除去；在反應(yīng)過程中，將m+n控制在《200，為理想效果。通過本發(fā)明所述的工藝制備得來 的鋁鈦硼合金，除了具有傳統(tǒng)的強度高、延展性好等優(yōu)點外，還十分適合冶金質(zhì)量要求高的 鋁材加工。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。 實施例1 鋁鈦硼合金的制備 A、在電磁感應(yīng)熔煉爐中加入工業(yè)純鋁錠并熔化后，加入高溫覆蓋劑覆蓋，保持溫 度在700士10。C ; B、加入K2TiF6和KBF4并攪拌，使之發(fā)生如下反應(yīng)
K2TiF6+KBF4+Al ，±10; Al (TiB2+TiAl3) +mKF*nAlF3; 反應(yīng)產(chǎn)物mKF *nAlF3中，m+n《200 ;A1 (TiB2+TiAl3)合金中，Ti(鈦)含量為1 5% ， B (硼)含量為0. 001 0. 5% ，余量為Al (鋁)。加入K2TiF6和KBF4的量依據(jù)反應(yīng)方 程式確定，保證反應(yīng)能充分完全的進行；通常情況下，加入KJiFe和KB^的量分別為熔化后 的鋁液重量的20 40%和20 60%。 C、加入MgFx LiFy NaFz，所述MgFx LiFy NaFz的量為K2TiF6和KBF4質(zhì)量之和的 0. 1%，本實施例優(yōu)選絡(luò)合物為x = 2、y = l、z = 1的絡(luò)合物；反應(yīng)溫度恒定為700±10°C， 均勻攪拌15 60min，除去上層包括mKF nAlF3在內(nèi)的浮渣，澆鑄成型。整個反應(yīng)過程中 使用不少于三層線圈的多層線圈進行磁力振動。例如使用三個線圈時，單個線圈磁力振動 的振動頻率分別為50Hz、500 1200Hz、1500 2500Hz ;保證反應(yīng)熔液在反應(yīng)過程中形成 均勻振動波，使得反應(yīng)熔液被均勻振蕩，致使鋁鈦硼合金中TiB2顆粒團的平均名義直徑在 2iim以下。 在本發(fā)明的反應(yīng)過程中，通過添加適量的MgFx LiFy NaFz，很好地起到了阻 止mKF nAlF3聚合的效果；在傳統(tǒng)的制造工藝中，由于未能解決反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3的 聚合問題，結(jié)果在合金產(chǎn)物中，檢測到K(鉀)的含量大約為5g/Kg，而通過添加適量的 MgFx LiFy NaF,后，檢測到合金產(chǎn)物中K(鉀)的含量小于0. 01g/Kg，從而使其反應(yīng)后合 金產(chǎn)物中雜質(zhì)含量大幅降低。
將制備得到的鋁鈦硼合金作為其它鋁及鋁合金加工過程中的晶粒細化劑，添加量 為1 5%。，進而能使鋁及鋁合金凝固晶粒顯著細化，由此鋁及鋁合金各項物理與化學(xué)性能
顯著提高。 實施例2 鋁鈦硼合金的制備 A、在電磁感應(yīng)熔煉爐中加入工業(yè)純鋁錠并熔化后，，加入高溫覆蓋劑覆蓋，保持溫 度在750 850°C ; B、加入K2TiF6和KBF4并攪拌，使之發(fā)生如下反應(yīng)
K2TiF6+KBF4+Al I!^iAl (TiB2+TiAl3) +mKF'nAlF3;
反應(yīng)產(chǎn)物mKF *nAlF3中，m+n《200 ;A1 (TiB2+TiAl3)合金中，Ti(鈦)含量為1 5X，B(硼)含量為0.001 1X，余量為A1(鋁)。加入K2TiF6和KBF4的量依據(jù)反應(yīng)方程 式確定，保證反應(yīng)能充分完全的進行；通常情況下，加入KJiFe和KB^的量分別為熔化后的 鋁液重量的20 40%和20 60%。 C、加入MgFx LiFy NaFz，所述MgFx LiFy NaFz的量為K2TiF6和KBF4質(zhì)量之和 的0. 5%，本實施例優(yōu)選絡(luò)合物為x = 2、 y = 1、 z = 1的絡(luò)合物；反應(yīng)溫度恒定為750 850°C ，均勻攪拌15 60min，除去浮渣，澆鑄并加工成型。整個反應(yīng)過程中使用不少于三層 線圈的多層線圈進行磁力振動。例如使用三個線圈時，單個線圈磁力振動的振動頻率分別 為50Hz、500 1200Hz、1500 2500Hz ;保證反應(yīng)熔液在反應(yīng)過程中形成均勻振動波，使得 反應(yīng)熔液被均勻攪拌，保證反應(yīng)熔液在反應(yīng)過程中被均勻振蕩，致使鋁鈦硼合金中TiB2顆 粒團的平均名義直徑在2 m以下。 在本發(fā)明的反應(yīng)過程中，通過添加適量的MgFx LiFy NaFz，很好地起到了阻 止mKF nAlF3聚合的效果；在傳統(tǒng)的制造工藝中，由于未能解決反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3的 聚合問題，結(jié)果在合金產(chǎn)物中，檢測到K(鉀)的含量大約為5g/Kg，而通過添加適量的 MgFx LiFy NaF,后，檢測到合金產(chǎn)物中K(鉀)的含量小于0. 01g/Kg，從而使其反應(yīng)后合 金產(chǎn)物中雜質(zhì)含量大幅降低。 將制備得到的鋁鈦硼合金作為其它鋁及鋁合金加工過程中的晶粒細化劑，添加量 為1 5%。，進而能使鋁及鋁合金凝固晶粒顯著細化，由此鋁及鋁合金各項物理與化學(xué)性能 顯著提高。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
一種鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，包括如下步驟A、在反應(yīng)爐中加入工業(yè)純鋁錠并熔化后，加入高溫覆蓋劑覆蓋，升溫至670～900℃；B、加入K2TiF6和KBF4并攪拌，使之發(fā)生如下反應(yīng)其中Al(TiB2+TiAl3)合金中Ti(鈦)含量為1～10％，B(硼)含量為0.001～5％，余量為Al(鋁)；C、向已經(jīng)混合均勻的K2TiF6+KBF4攪拌材料中，加入含Mg(鎂)、Li(鋰)、Na(鈉)以及F(氟)的絡(luò)合物，所述絡(luò)合物的量為K2TiF6和KBF4質(zhì)量之和的0.01％～1％，溫度保持為670～850℃，均勻攪拌15～60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。FSA00000046811600011.tif
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，其特征是所述的步驟A C中， 反應(yīng)溫度為670 850°C。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，其特征是所述的步驟A C中， 反應(yīng)溫度為680 780°C。
4. 如權(quán)利要求1 3任一項所述的鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，其特征是所述的步 驟B)中反應(yīng)產(chǎn)物mKF nAlF3，其中m+n《200。
5. 如權(quán)利要求4所述的鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，其特征是所述的合金中Ti(鈦) 含量為1 6 % ， B (硼)含量為0. 001 0. 5 % ，余量為Al (鋁)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁鈦硼合金熔體的凈化方法，屬于合金材料制造技術(shù)領(lǐng)域，包括步驟A、在反應(yīng)爐中加入工業(yè)純鋁錠并熔化后，加入高溫覆蓋劑覆蓋，升溫至670～900℃；B、加入K2TiF6和KBF4并攪拌；C、加入含Mg(鎂)、Li(鋰)、Na(鈉)以及F(氟)的絡(luò)合物，所述絡(luò)合物的量為K2TiF6和KBF4質(zhì)量之和的0.01％～1％，溫度保持為670～900℃，均勻攪拌15～60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。在本發(fā)明中，通過添加適量的含Mg(鎂)、Li(鋰)、Na(鈉)以及F(氟)的絡(luò)合物，在鋁鈦硼合金熔體的凈化過程中很好地起到阻止反應(yīng)產(chǎn)物mKF·nAlF3聚合的效果，從而使其反應(yīng)后合金產(chǎn)物中雜質(zhì)含量大幅降低，合金產(chǎn)物中K(鉀)的含量小于0.01g/kg。
文檔編號C22B9/10GK101775499SQ20101011004
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者劉超文, 張新明, 李建國, 李賽毅, 陳學(xué)敏 申請人:新星化工冶金材料(深圳)有限公司