[发明专利]一种制备Al-Ti-C中间合金的方法

说明书

一种Al‑Ti‑C中间合金的制备方法，其步骤为：（1）把氟钛酸钾和石墨粉按照预设比例研磨混合，预制成包含混合物的铝药芯丝；（2）预制的铝药芯丝连接到可调节电流的直流电源负极或可调节电流的交流电源上，另一端连接到石墨导电棒或石墨导电块上；（3）把工业纯铝液温度控制在800℃‑1000℃，同时在铝液表面覆盖冰晶石或其它除渣剂；把石墨导电棒或石墨导电块预先置入铝液，再把预制的铝药芯丝放入铝液上面产生电弧，使预制的铝药芯丝熔化，铝液是连铸流动的铝液或定量的铝液；（4）按Al‑Ti‑C中间合金成分要求，加入预制铝药芯丝到铝液，经净化处理连铸连轧成型或浇注铸锭轧制。

技术领域

本发明属于有色金属冶金和铸造技术领域，具体涉及Al-Ti-C中间合金的制备技术。

背景技术

铝及铝合金是现代工业中应用最广泛的一类有色金属材料，在电力、机械制造、航空航天、交通运输、建筑、包装等行业中大量应用。随着近年来科学技术和经济的飞速发展，对铝及铝合金材料的性能要求也越来越高，而晶粒细化对提高铝及铝合金产品的性能有着非常重要的作用。铝及铝合金的细化通常经过快速冷却、机械搅拌和添加细化剂来完成，而添加细化剂是操作简单、细化效果最好的方法。目前使用最广泛的细化剂主要有Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金，而Al-Ti-B合金因其使用效果及其它问题目前的使用量在减少。迄今为止，在生产Al-Ti-C合金的方法上不断改进，制备Al-Ti-C中间合金的方法有熔体反应法、高温自蔓延法和热爆法等。

近年来，国内对提高Al-Ti-C合金的质量进行了大量的研究工作，取得了很大的进展，专利200610046996（制备Al-Ti-C中间合金的方法）用冰晶石为覆盖剂，将钛的氧化物、高纯碳源及金属铝放入坩埚，还原铸锭后即得Ａl-Ti-C中间合金；专利00410074369（一种Al-Ti-C中间合金的制备方法 ）将CaC₂、氟钛酸钾混合物加入铝熔体中，除去熔体表面的浮渣，浇注成型制得Al-Ti-Ｃ中间合金；专利98119377（一种含钛、碳的铝基中间合金的制备方法），按比例向铝液中加入氟钛酸盐、石墨粉和活化剂，除渣、浇铸成锭，得到产品中间合金；专利200610127939（一种Al-Ti-C中间合金的制备方法）将将Al、Ti、C粉按比例混合并模压成棒作为自耗电极，并熔炼；专利02156761（一种铝钛碳中间合金晶粒细化剂）在铝液中加入碳质材料及钛并搅拌。专利00123953.8（一种铝－钛－碳中间合金的制备方法）在感应炉中将工业纯铝加热至1100-1350℃，然后同时加入纯钛和石墨粉，直接浇注成锭或通过连铸连轧设备制备成线材。专利201710568449.1虽然利用了电弧的作用，但钛粉的熔化、扩散在一定程度上限制了钛与碳的反应，影响了TiＣ的形成。总体来看，虽然采用了不同的碳源和钛源，可以生产晶粒细化剂Al-Ti-C合金，但工艺复杂，成本高，细化剂不能一次成型或TiＣ形成困难，使细化效果差，废品率高，产品质量低。

上述专利从制备原理和制备技术上做了探究，取得了一定的进步，但这些制备方法不同程度存在以下问题：

1.Al-Ti-C合金中夹渣物含量高，熔化后使铝液的粘度提高，夹杂物不易从铝液中清除；

2.Al-Ti-C合金中存在大块的金属间化合物，有一定的变质作用，但另一方面在铝液凝固过程中聚集长大相当于夹杂物，在后续加工过程中使产品的内在及表面质量降低，强度降低，变形性能恶化；

3.生产工艺复杂，先铸锭然后用挤压成型的方法，挤压成变质剂所用丝的直径，需要大型设备，并且组织不均匀，影响变质效果，难以实现规模化生产；

4.生产工艺不稳定，对操作工的要求高，产品的质量不稳定，影响后续产品的质量；

5.进入铝液的钛是由金属钛熔化而来的，在较短的时间熔化困难且易造成团聚，在合金中钛分布不均匀。

因此，研发一种易于大量生产的Al-Ti-C中间合金的方法，并且中间合金中TiC颗粒细小、弥散分布成为该领域迫切需要解决的问题。

发明内容