專利名稱：一種鋁合金的細(xì)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種鋁合金的細(xì)化工藝。
背景技術(shù)：
鋁合金的晶粒細(xì)化方法有很多種，其中，向鋁合金中添加晶粒細(xì)化劑的方法，操作簡(jiǎn)便、細(xì)化效果好，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。AlTiB中間合金是工業(yè)上最常用的細(xì)化劑，然而其在使用過程中卻暴露出一些缺點(diǎn)，如TiB2粒子密度較鋁大，在鋁液中易聚集成團(tuán)和下沉，不但會(huì)導(dǎo)致細(xì)化衰退，而且在流槽中對(duì)鋁合金進(jìn)行連續(xù)細(xì)化處理時(shí)易堵塞過濾器；TiB2粒子硬度高、尺寸較大，在鋁箔及印刷基板中易形成表面劃痕和穿孔等缺陷，并損傷軋輥表面。AlTiC中間合金中的TiC粒子較TiB2細(xì)小，但仍存在聚集傾向，在細(xì)化箔材時(shí)仍存在質(zhì)量隱患。除了添加晶粒細(xì)化劑，電磁場(chǎng)的應(yīng)用也在鋁加工行業(yè)引起廣泛的興趣。當(dāng)存在磁場(chǎng)時(shí)，熔體內(nèi)部的對(duì)流會(huì)大大加強(qiáng)，從而改善其流動(dòng)方式和溫度場(chǎng)，使鋁制品的晶粒細(xì)化質(zhì)量得到改善，但對(duì)于較大截面的鋁制品的細(xì)化效果不夠明顯，因此難以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高的細(xì)化鋁合金的工藝。
本發(fā)明是通過以下工藝過程實(shí)現(xiàn)的(1)用AlTiC(B)中間合金制作流槽和(或)鑄模，鑄模位于流槽的下端；在流槽和鑄模的外圍設(shè)置磁極，冷卻水從流槽的下端進(jìn)入其內(nèi)腔、從其上端流出，確保流槽不被熔化。
(2)在電磁場(chǎng)條件下，鋁熔體從澆包流出后，首先流過一個(gè)用AlTiC(B)中間合金做成的流槽，其表面裸露有大量的TiC(TiB2)顆粒及TiAl3化合物，使流槽表面變得更加凹凸不平，成為α-Al晶粒形核現(xiàn)成的襯底，從而大量的小晶粒依附其而生成；而熔體是在不斷流動(dòng)著的，電磁場(chǎng)的存在也加強(qiáng)了熔體中的對(duì)流，大量的小晶粒便脫離了流槽表面而流入金屬熔體中成為游離晶粒，而形核襯底TiC(TiB2)顆粒及TiAl3化合物固定不動(dòng)，這樣流槽表面的TiC(TiB2)顆粒及TiAl3化合物成為可重復(fù)利用的持續(xù)的形核襯底，不斷提供著大量的游離晶粒，與此同時(shí)，已形成的晶粒枝臂的熔斷，也給晶粒的形成提供了大量的游離晶粒。將含有大量游離晶的熔體直接通過連鑄連軋機(jī)即可得到細(xì)晶粒的鋁軋板。
(3)流過了流槽的鋁熔體也可再澆入由AlTiC(B)中間合金制成的鑄模中，鑄模的表面同樣也成為可重復(fù)利用的現(xiàn)有襯底，大量的游離晶粒也依附其生成，最終使熔體中游離晶的數(shù)目進(jìn)一步增多，使凝固后鋁制品的晶粒均勻細(xì)小。
上述鋁合金的細(xì)化工藝，其特征是流槽與水平面的傾斜角度為12°～55°，細(xì)化純鋁的最佳熔化溫度為680～700℃，細(xì)化鋁硅合金的最佳熔化溫度為670～690℃。
本發(fā)明采用工業(yè)上常見的AlTiC(B)中間合金作為制作模具的材料，且其形狀及尺寸可根據(jù)生產(chǎn)的需要來設(shè)計(jì)，大大降低了AlTiC(B)中間合金的使用量，并可獲得優(yōu)良的細(xì)化效果，無污染、成本低、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高，因而適合于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明細(xì)化工藝的原理圖。
圖中，1——澆包，2——鋁熔體，3——AlTiC(B)流槽，4——冷卻水，5——AlTiC(B)鑄模，6——磁極。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的兩個(gè)最佳實(shí)施例實(shí)施例1(1)用Al-5Ti-0.4C(質(zhì)量百分比)中間合金制作流槽3和鑄模5；澆包1與流槽3的上端互相垂直，澆包處于最高位置，流槽3與水平面呈55°角斜放在澆包1的下方；鑄模5位于流槽3下端的正下方；磁極6被置于流槽3和鑄模5的外圍，以保證鋁熔體2從澆包1中流出后就處于磁場(chǎng)的作用之下；為保證最佳的冷卻效果，冷卻水4從流槽3的下端進(jìn)入其內(nèi)腔、從其上端流出；(2)在50Hz的磁場(chǎng)6下，690℃的純鋁熔體2從澆包1中流出，流過AlTiC中間合金制成的流槽3，冷卻水4大大加快了AlTiC流槽3的冷卻速度，大量的游離晶在此過程中生成；(3)澆入AlTiC鑄模5中，凝固成形。
按照上述步驟得到的鑄件與直接澆入普通鐵模中得到鑄件相比較，發(fā)現(xiàn)直接澆入普通鐵模中得到鑄件，其鑄件的表面主要是粗大的等軸晶，而其斷面則分布著非常粗大的柱狀晶和羽毛狀晶，鑄件質(zhì)量非常差；而應(yīng)用本工藝得到的鑄件，無論是鑄件的表面或是斷面皆分布著均勻細(xì)小的等軸晶，鑄件質(zhì)量得到了明顯的改善。
實(shí)施例2(1)用Al-5Ti-1B(質(zhì)量百分比)中間合金制作了流槽3和鑄模5，流槽3與水平面呈12°角；(2)在100Hz的磁場(chǎng)6下，680℃的A356合金熔體2從澆包1中流出，流過AlTiB中間合金制成的流槽3，冷卻水4大大加快了AlTiB流槽3的冷卻速度，大量的游離晶在此過程中生成；(3)澆入AlTiB鑄模5中，凝固成形。
按照上述步驟得到的A356合金鑄件與澆入普通鐵模中得到的鑄件相比較，可以發(fā)現(xiàn)直接澆入普通鐵模中得到鑄件，其晶粒非常粗大，且從微觀上看，其中的硅相皆呈粗大的板片狀，鑄件質(zhì)量非常差；而應(yīng)用本工藝得到的鑄件，晶粒變得均勻細(xì)小，而其中的硅相也變得非常細(xì)小，鑄件質(zhì)量非常好。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金的細(xì)化工藝，其特征是包括以下步驟(1)用AlTiC(B)中間合金制作流槽[3]和鑄模[5]，鑄模[5]位于流槽[3]末端的下方；在流槽[3]和鑄模[5]的外圍設(shè)置磁極[6]，冷卻水[4]從流槽[3]的下端進(jìn)入其內(nèi)腔、從其上端流出，確保流槽[3]不被熔化；(2)在電磁場(chǎng)條件下，鋁熔體從澆包[1]流出，先流過用AlTiC(B)中間合金做成的流槽[3]，再通過連鑄連軋機(jī)得到鋁軋板，或澆入AlTiC(B)中間合金制成的鑄模[5]中，凝固成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金的細(xì)化工藝，其特征是流槽與水平面的傾斜角度為12°～55°，細(xì)化純鋁的最佳熔化溫度為680～700℃，細(xì)化鋁硅合金的最佳熔化溫度為670～690℃。
全文摘要
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，涉及一種用于細(xì)化鋁合金的工藝。本發(fā)明的特征是在電磁場(chǎng)存在的情況下，鋁液從澆包流出后首先流經(jīng)由AlTiC(B)中間合金制作的流槽，然后通過連鑄連軋機(jī)做成鋁軋板，或再澆入由AlTiC(B)中間合金制作的鑄模中，從而得到細(xì)晶粒的鋁合金制品。該工藝可根據(jù)生產(chǎn)中的需要來改變AlTiC(B)流槽以及鑄模的形狀和尺寸，以滿足不同生產(chǎn)條件的需要；大大降低了AlTiC(B)中間合金的使用量，細(xì)化效果穩(wěn)定，鋁制品質(zhì)量好，無污染、成本低、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高，適合于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22F3/02GK1609258SQ200410035729
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者劉相法, 于麗娜 申請(qǐng)人:山東大學(xué)