[发明专利]一种大体积分数的Al-TiB2纯相中间合金及制备方法

说明书

一种大体积分数的Al‑TiB₂纯相中间合金及制备方法，属于中间合金技术领域。B的质量百分含量为1.0‑2.5％，Ti/B的摩尔比为＝1/2，余量为Al，物相组成包括α‑Al、TiB₂。按要求称量H₃BO₃：TiO₂：Al粉：Ti粉摩尔比＝(3.5‑5.2)：(0.5‑2.1):(3.5‑5.7)：(0.2‑1.5)铝锭纯度99.9％；先将TiO₂、H₃BO₃混合均匀干燥；将加热后的粉末在和铝粉混合置于模具中，压制成块体；将铝锭加热熔化，压入块体，等待熔体引燃和反应，反应结束后，压入C₂Cl₆精炼，搅拌，扒渣，浇注。本发明利用低成本氧化物作为原料，制备的中间合金中无TiAl₃等脆性相。

技术领域

本发明属于中间合金技术领域，特别涉及一种环保型低成本大体积分数Al-TiB₂中间合金制备方法。

背景技术

TiB₂颗粒由于其密度小、热膨胀系数低、模量高且与铝基体有良好的共格关系，使其成为铝基复合材料中广泛应用的增强颗粒。而内生的TiB₂由于生产条件和技术水平的落后造成的TiB₂颗粒尺寸较大，颗粒较少，主要体现在B含量低，纯净度差，第二相尺寸、形貌和分布不合标准等。目前工业上通过混合盐反应法大量制备Al-TiB₂中间合金，其典型生产工艺是：在750-850向铝熔体中添加K₂TiF₆和 KBF₄，通过机械搅拌使其充分反应，制备Al-TiB₂中间合金。利用混合盐盐反应法制备的Al-TiB₂中间合金组织中，TiAl₃相存在，长度一般在100μm左右，该相在复合材料中将作为一种脆性相，对复合材料性能不利。组织中的TiB₂粒子多呈聚集团状存在，聚集团内部粒子与粒子粘连在一起，同时其制备过程中会产生严重的污染问题。为了制备出颗粒含量高且制备环保的Al-TiB₂细化剂，国内外尝试了各种手段比如，氧化物法，高温自蔓延合成法等，主要存在制备效率不高，制备成本高等缺点。本发明将氧化物法的价格低廉、环保与自蔓延合成法的高效快速结合，以熔体自蔓延直接合成法成功制备出了无 TiAl₃等脆性相，且制备过程环保、低成本且具有大体积分数的Al-TiB₂中间合金。

发明内容

本发明采用熔体自蔓延直接合成法，利用原料来源广泛成本低廉的TiO₂、H₃BO₃，研制一种制备过程环保、洁净、颗粒含量高的纯相 Al-TiB₂中间合金。

为解决上述问题，本专利主要技术方案为：利用熔体自蔓延直接合成法制备工艺，制备一种环保型低成本大体积分数Al-TiB₂中间合金。

一种大体积分数Al-TiB₂纯相中间合金，包含如下的组份，B的质量百分含量为1.0-2.5％，Ti/B的摩尔比为＝1/2，余量为Al，物相组成包括α-Al、TiB₂。优选TiB₂平均颗粒尺寸为0.6μm以下，TiB₂颗粒分散相对均匀。

按要求称量H₃BO₃、TiO₂、铝粉、钛粉、铝锭，其中H₃BO₃：TiO2：Al粉：Ti粉的摩尔比＝(3.5-5.2)：(0.5-2.1):(3.5-5.7)：(0.2-1.5) (mol)，铝锭纯度99.9％；其颗粒尺寸及含量明显高于传统方法制备的Al-TiB₂中间合金，且制备过程环保，成本低廉。