[发明专利]一种Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂、合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Ti‑C‑Y复合晶粒细化剂、合金及其制备方法。本发明细化剂由基本料和Y₂O₃粉熔融制备而成；基本料包括按质量比为5：（1.5~2.5）：（0.8~1.2）的铝粉、钛粉、碳粉；Y₂O₃粉的质量为主料的0.5~6%。本发明通过将Y₂O₃粉以及主料混合后机械球磨2小时，将粉末压制成圆柱形预制块；在石墨坩埚中先熔化好原料铝，升温至800℃时将步骤（1）所得到的预制块压入铝液中，预制块的质量为原料铝的0.1~0.4%，保温5~20min，扒渣后浇注到金属模具，得到Al‑Ti‑C‑Y合金。本发明的Al‑Ti‑C‑Y细化剂的制备简单、能耗低、不产生环境污染；对亚共晶Al‑Si的细化及强化效果明显。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂、合金及其制备方法。

背景技术

A1-Ti-C中间合金因含有TiC粒子，存在较少的与Al-Ti-B细化剂有关的缺陷与不足，被认为是最有发展前途的铝用晶粒细化剂。但Al-Ti-C合金在制备过程中存在的关键问题是碳源与铝液的润湿性较差，TiC生成困难。

添加晶粒细化剂不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。近年来随着对铝合金细化剂的研究，已开发出Al-Ti-C 晶粒细化剂。Al-Ti-C 晶粒细化剂中的TiC粒子因尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与Al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。但由于C在Al中的润湿性较差，制备十分困难，通过强烈搅拌或者高温反应制备Al-Ti-C晶粒细化剂，制备成本较高，限制了Al-Ti-C晶粒细化剂的广泛应用。

亚共晶Al-Si合金具有密度小、优异的铸造性能等优点，广泛应用于航空航天、汽车、摩托车以及其它运载工具上。亚共晶Al-Si合金组织中主要有初生α-Al相和共晶Si，其中α-Al相呈粗大的枝晶状，共晶Si相以粗大的针状或者板条状析出，存在对基体的割裂作用，严重的影响了合金的力学性能，致使Al-Si系合金的力学性能特别是延伸率不高，韧性不够好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂，旨在用于工业纯铝细化作用，解决现有细化剂细化效果差、合金力学性能不好等问题。

本发明的再一目的在于提供一种包括上述Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂的合金。

本发明的另一目的在于提供上述合金的制备方法。

本发明是这样实现的，一种Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂，该细化剂由基本料和Y₂O₃粉熔融制备而成；其中，所述基本料包括按质量比为5：（1.5~2.5）：（0.8~1.2）的铝粉、钛粉、碳粉；所述Y₂O₃粉的质量为主料的0.5~6%。

优选地，所述铝粉、钛粉以及石墨粉的质量比为5：2：1。

优选地，所述Y₂O₃粉的质量为主料的1%。

本发明进一步提供了一种Al-Ti-C-Y合金，该合金包括原料铝以及Al-Ti-C-Y复合晶粒细化剂；其中，所述细化剂的质量为原料铝的0.1~0.4%；其中，该细化剂由基本料和Y₂O₃粉熔融制备而成；其中，所述基本料包括按质量比为5：（1.5~2.5）：（0.8~1.2）的铝粉、钛粉、碳粉；所述Y₂O₃粉的质量为主料的0.5~6%。

优选地，述铝粉、钛粉以及石墨粉的质量比为5：2：1。

优选地，所述Y₂O₃粉的质量为主料的1%