專利名稱：一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用，屬于金屬材料技術領域。利用制備的晶粒細化劑可使鋁合金晶粒細化，并使其強度和韌性得到顯著提高。
背景技術：
鋁合金由于質輕、比強度高、耐腐性、導電導熱性能好、易加工等特性，廣泛應用于機械、航空航天、汽車等領域。但因其合金在鑄造條件下容易形成粗大的晶粒組織，要實現其廣泛應用，必須改善其鑄態組織，進而提升其性能。目前，在鋁合金工業生產中，普遍采用向熔體中添加Al-Ti-B中間合金的方法以達到晶粒細化的目的，而Al-Ti-B中間合金的制備國內外普遍采用氟鹽反應法。盡管該中間合金能對鋁合金具有一定的細化效果，但是此中間合金的制備周期長，能耗大，金屬的氧化燒損嚴重，合金組織的金屬間化合物TiAl3顆粒一般比較粗大，尺寸都在80μπι以上，加大了中間合金的響應時間。而且TiB2S子聚集團分散性差，使中間合金的細化性能達不到理想的效果。

發明內容
本發明的目的在于提供一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用方法。本發明可大大縮短反應制備時間，降低鋁熔體的氧化燒損，而且中間合金鑄態組織中的TiAl3呈細小顆粒狀，尺寸在40 μ m以下，且大小均勻，分布狀況優良，從而提高Al-Ti-B中間合金的細化能力。經過該細化劑細化的鋁合金液生產的鋁合金輪轂可全面提高其拉伸強度及抗疲勞性能。本發明是通過以下方式實現的(I)反應塊的制備將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的65-75%，15-30 %，5-10%的配比進行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應爐中預熱至1000K左右，反應持續30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至450-460°C，按擠壓比15 I擠壓成反應塊；(2)基體合金的熔煉將含硅6. 5-7. 5%、鎂O. 3-0. 45%的鋁錠在720_750°C的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；(3)反應塊的注入將反應塊放入電磁感應爐中進行加熱干燥，并在30分鐘內將反應塊預熱至200°C —300°C并保溫I小時；然后按基體熔液的5-10% (質量百分比)用鐘罩分批壓入750°C的熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散。再對上述熔體進行機械攪拌，攪拌時間5-10min，轉速80-100轉/分鐘。使合成產物完全稀釋，分散于鋁熔體中。經過該方法制備的鋁合金液，TiAl3相的溶解和擴散時間大大降低，TiB2粒子的分散性大幅度提高，有利于其細化作用的發揮，鑄態晶粒尺寸可得到有效控制；(4)澆鑄首先將模具加熱至250-300°C，然后調整熔體的溫度至720_750°C，以
O.1-0. 15MPa的壓力把金屬液壓進模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。
具體實施例方式實施例I :(I)反應塊的制備將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的75%，15%，10%的配比進行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應爐中預熱至1000K左右，反應持續30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至460°C，按擠壓比15 I擠壓成反應塊；(2)基體合金的熔煉將含硅6. 5%、鎂O. 45%的鋁錠在740°C的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；(3)反應塊的注入將反應塊放入電磁感應爐中進行加熱干燥，并在30分鐘內將反應塊預熱至250°C并保溫I小時；然后按基體熔液的8% (質量百分比)用鐘罩分批壓入750 0C的熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散。再對上述熔體進行機械攪拌，攪拌時間lOmin，轉速80轉/分鐘，攪拌后靜置5min待用；(4)澆鑄首先將模具加熱至260°C，然后調整熔體的溫度至750°C，以O. 15MPa的壓力把金屬液壓進模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。實施例2 (I)反應塊的制備將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的65%，25%，10%的配比進行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應爐中預熱至IOOOK左右，反應持續30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至450°C，按擠壓比15 I擠壓成反應塊；(2)基體合金的熔煉將含硅7. 0%、鎂O. 35%的鋁錠在750°C的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；(3)反應塊的注入將反應塊放入電磁感應爐中進行加熱干燥，并在30分鐘內將反應塊預熱至300°C并保溫I小時；然后按基體熔液的10% (質量百分比)用鐘罩分批壓入7500C的熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散，再對上述熔體進行機械攪拌，攪拌時間8min，轉速100轉/分鐘，攪拌后靜置IOmin待用；(4)澆鑄首先將模具加熱至250°C，然后調整熔體的溫度至740°C，以O. 15MPa的壓力把金屬液壓進模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。
權利要求
1.一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用，其特征在于本發明是通過以下方式實現的(1)反應塊的制備將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的65-75%，15-30 %，5-10%的配比進行配料，球磨混合后擠壓成坯，然后將壓坯置于真空反應爐中預熱至1000K左右，反應持續30秒后保溫20min，隨后冷卻至室溫再將壓坯加熱至450-460°C，按擠壓比15 : I擠壓成反應塊；(2)基體合金的熔煉將含硅6.5-7. 5%、鎂O. 3-0. 45%的鋁錠在720_750°C的溫度下熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；(3)反應塊的注入將反應塊放入電磁感應爐中進行加熱干燥，并在30分鐘內將反應塊預熱至200°C —300°C并保溫I小時；然后按基體熔液的5-10% (質量百分比)用鐘罩分批壓入750°C的熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散，再對上述熔體進行機械攪拌，攪拌時間5-10min，轉速80-100轉/分鐘，使合成產物完全稀釋，分散于鋁熔體中，經過該方法制備的鋁合金液，TiAl3相的溶解和擴散時間大大降低，TiB2粒子的分散性大幅度提高，有利于其細化作用的發揮，鑄態晶粒尺寸可得到有效控制；(4)澆鑄首先將模具加熱至250-300°C，然后調整熔體的溫度至720-750 V，以.O.I-ο. 15MPa的壓力把金屬液壓進模具，冷卻后獲得輪轂毛坯。
2.按照權利要求I所述的一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用，其特征在于反應塊的制備將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的65-75%，15-30%，5-10%的配比進行配料。
3.按照權利要求I所述的一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用，其特征在于按基體鋁熔液的5-10% (質量百分比)用鐘罩將反應塊分批壓入750°C的鋁熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散。
全文摘要
本發明涉及一種晶粒細化劑及在鋁合金輪轂中的應用。其特征在于(1)將參與反應的粉末狀Al、Ti、B分別按質量百分比的65-75％，15-30％，5-10％的配比進行配料；(2)將含硅6.5-7.5％、鎂0.3-0.45％的鋁錠熔化，加入覆蓋劑、精煉劑，除氣、靜置得到基體合金熔體；(3)將反應塊放入電磁感應爐中進行加熱干燥，然后按基體熔液的5-10％(質量百分比)用鐘罩分批壓入熔體內，保溫20min，反應塊在熔體中進行熱爆合成反應，強放熱致使反應塊開裂、分散，再對上述熔體進行機械攪拌，使合成產物完全稀釋，分散于鋁熔體中。經過該方法制備的鋁合金液，TiAl3相的溶解和擴散時間大大降低，TiB2粒子的分散性大幅度提高，有利于其細化作用的發揮，中間合金的鑄態晶粒尺寸可有效控制在40μm以下。
文檔編號C22C21/00GK102952957SQ20111025227
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者金剛 申請人:金剛