一种高质量Al-Ti-B-Sr中间合金复合细化变质剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种高质量Al-Ti-B-Sr中间合金复合细化变质剂的制备方法，首先在熔铝炉内将纯铝锭在熔化，然后倒入中频感应炉内准备合金化；然后称取K₂TiF₆和KBF₄原料，混合均匀，并投入中频炉内待合金化的铝熔液之中；反应一定时间后再把剩下的K₂TiF₆和KBF₄混合料投入铝熔体，反应结束后倒掉水渣；经除气和再次除渣处理后，逐步加入一定重量的Al-20Sr合金线材；经搅拌和再次除渣、除气处理后，直接浇注成Al-Ti-B-Sr合金棒材；之后把这些合金棒送到挤压机上进行截面积大变形热挤压处理，最后得到直径为9.5mm的Al-Ti-B-Sr中间合金复合细化变质剂线材，其特征在于“三步加料法”和“热挤压成型”工艺相结合的制备方法。

主权项

一种高质量Al‑Ti‑B‑Sr中间合金复合细化变质剂的制备方法，首先在熔铝炉内将纯铝锭在熔化，然后倒入中频感应炉内准备合金化；然后称取K₂TiF₆和KBF₄原料，混合均匀，并投入中频炉内待合金化的铝熔液之中；反应一定时间后再把剩下的K₂TiF₆和KBF₄混合料投入铝熔体，反应结束后倒掉水渣；经除气和再次除渣处理后，逐步加入一定重量的Al‑20Sr合金线材；经搅拌和再次除渣、除气处理后，直接浇注成Al‑Ti‑B‑Sr合金棒材；之后把这些合金棒送到挤压机上进行截面积大变形热挤压处理，最后得到直径为9.5mm的Al‑Ti‑B‑Sr中间合金复合细化变质剂线材，其特征在于“三步加料法”和“热挤压成型”工艺相结合的制备方法，具体包括如下步骤：1）纯铝熔化：将所需重量的铝锭在熔铝炉内加热至700℃~750℃，然后倒入中频感应炉内，准备下一步的合金化过程；2）第一步加料：按1:1的质量比分别称取一定量K₂TiF₆和KBF₄原料，混合均匀，其中，第一步加料中KBF₄的重量为所需KBF₄总量的60%~90%；然后将K₂TiF₆+KBF₄混合料按20~30kg/min的加料速度加入铝熔液里，并伴随着强烈的搅拌作用，加料结束后继续搅拌5‑15分钟，并不定时取样分析铝熔体内成分的变化，以确认合金化反应过程是否完成；3）第二步加料：当第一步反应结束后，将所需氟盐中余下的K₂TiF₆和KBF₄原料混合均匀，然后按20~30kg/min的加料速度加入铝熔体里，也伴随着强烈的搅拌作用；第二步加料结束后，继续搅拌5‑15分钟，待取样分析成分合格后开始倒表面水渣；加入CaF₂熔剂来中和表面残留的水渣，并把这个过程产生的渣也一起清除干净，除水渣操作结束后，最后得到干净的Al‑Ti‑B熔液；4）加热、除气和除渣处理：开启中频感应炉电源并加热熔体至850℃~900℃，在加热的同时用一根20mm孔径的石墨管通氩气或氮气，通气量以让铝液从下至上连续翻滚沸腾为宜，熔体里的残渣会不断浮出表面，通气3~5分钟后，移除石墨管，关闭气源，将表面浮出的残渣清除掉，然后将铝熔液静置5~10分钟；之后，把前述的通气、除渣和静置过程再重复1~3次；5）第三步加料：当温度升高至850℃~900℃时，把一定重量的Al‑20Sr中间合金线材逐步加入熔体中；其中，Al‑20Sr中间合金线材分1‑3次加完所需量，每次加完后都有10‑15分钟的静置时间，待所有Al‑20Sr中间合金线材添加结束后，机械搅拌5‑10分钟；当熔体温度恢复到850℃~900℃时，利用高速旋转除气机，通氩气对熔体进行除气操作10‑20分钟，并动态测量熔体中氢气的含量；6）浇注棒材：当熔体内氢气含量≤0.2ml/100gAl，并同时清除掉表面渣层后，把Al‑Ti‑B‑Sr合金熔体倒入直径100mm，高450mm的圆柱形铁制模具内铸造成Al‑Ti‑B‑Sr棒材；7）热挤压成型：把得到的Al‑Ti‑B‑Sr合金棒材加热至400℃‑500℃进行截面积大变形热挤压处理，最终得到直径为9.5mm的Al‑Ti‑B‑Sr中间合金复合细化变质剂线材。