一種TiB2/Al-Si-Mg合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種TiB2/Al-Si-Mg合金，屬于合金性能優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過向鋁電解槽中加入Ti02粉末直接電解生產(chǎn)Al-Ti合金，已經(jīng)進(jìn)行了多年研 究，結(jié)果表明，電解法生產(chǎn)Al-Ti合金具有Ti回收率高、成分容易控制、Ti在熔體中分布 均勻、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。但其力學(xué)性能還不能很好的滿足工業(yè)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的問題：提供一種TiB2/Al-Si-Mg合金，旨在提高合金力學(xué)性能，以 滿足工業(yè)要求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種TiB2/Al-Si-Mg合金，材料包括電解法生產(chǎn)的Al-Ti合金、A1-B中間合金、純硅、 純鎂以及純鋁和Al-5%Ti中間合金，按Ti、B質(zhì)量比大于2. 22:1的比例配制原料合金及相 應(yīng)數(shù)量的純硅和純鎂，用于制備TiB2質(zhì)量百分含量為1. 0%的合金；合金制備均在7. 5 kW 坩堝電阻爐中進(jìn)行。
[0005] 將電解Al-Ti合金、純鎂、純硅一起放入石墨坩堝，加熱熔化，并將熔體溫度升至 750度，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蠹尤階1-B中間合金，在其熔化的過程中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，以保證Ti、B 原子能充分地反應(yīng)，用Al-5%Ti中間合金和純鋁調(diào)配鈦、硼含量使其達(dá)到目標(biāo)含量；然后， 通氬氣除氣，扒渣后澆入預(yù)熱溫度為150度的金屬模具；澆鑄完成后，對(duì)樣品進(jìn)行535度 固溶8 h、60度水淬、135度時(shí)效8 h熱處理。
[0006] 所述模具為標(biāo)準(zhǔn)的金屬拉伸試樣模具。
[0007] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明通過向電解Al-Ti合金熔體中加入適量的A1-B中間合金，成功制備出了不同 TiB2含量的TiB2/Al-Si-Mg合金，表明用該方法制備TiB2粒子較低含量的增強(qiáng)A1基合金 是可行的；原位反應(yīng)生成的TiB2粒子對(duì)Al-Si-Mg合金的力學(xué)性能有明顯影響，隨TiB2粒 子含量的增加，合金的強(qiáng)度有所下降，但塑性卻大幅提高，合金的綜合力學(xué)性能有所改善。
[0008]
【具體實(shí)施方式】： 實(shí)施例： 本發(fā)明材料包括電解法生產(chǎn)的Al-Ti合金、A1-B中間合金、純硅、純鎂以及純鋁和 Al-5%Ti中間合金。按Ti、B質(zhì)量比大于2. 22:1的比例（Ti過量0. 1%)配制原料合金及相 應(yīng)數(shù)量的純硅和純鎂，用于制備TiB2質(zhì)量百分含量分別為0. 5%、1. 0%、1. 5%、2. 0%和2. 2% 的試驗(yàn)合金。合金制備均在7. 5 kW坩堝電阻爐中進(jìn)行。具體的制備過程是：將電解Al-Ti 合金、純鎂、純硅一起放入石墨坩堝，加熱熔化，并將熔體溫度升至750度，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬?加入A1-B中間合金，在其熔化的過程中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，以保證Ti、B原子能充分地反應(yīng)， 用Al-5%Ti中間合金和純鋁調(diào)配鈦、硼含量使其達(dá)到目標(biāo)含量。然后，通氬氣除氣，扒渣后 澆入預(yù)熱溫度為150度的金屬模具。所用模具為標(biāo)準(zhǔn)的金屬拉伸試樣模具。澆鑄完成后， 對(duì)樣品進(jìn)行535度固溶8 h、60度水淬、135度時(shí)效8 h熱處理，并按國標(biāo)GB/T63975金屬 拉伸試驗(yàn)試樣6的規(guī)定加工成直徑為10 mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣。用MTS810型試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力 學(xué)性能試驗(yàn)，測(cè)得強(qiáng)度和延長率數(shù)據(jù)。拉伸試驗(yàn)后選取典型試樣，在不同TiB2粒子含量 試樣的同一位置切取樣品。分析結(jié)果如表1所示。
[0009] 表2給出的是TiB2/Al-Si-Mg試驗(yàn)合金力學(xué)性能的試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，隨TiB2 粒子含量的增加，合金的強(qiáng)度雖有所下降，但伸長率卻大幅提高，這表明，原位反應(yīng)生成的 TiB2粒子對(duì)Al-Si-Mg合金的力學(xué)性能影響顯著。原位反應(yīng)生成的部分TiB2粒子在熔體中 0.1%過量鈦的作用下，可以作為A-A1的形核中心，使晶粒得到細(xì)化。然而，隨Ti、B含量 的增加，原位反應(yīng)生成的細(xì)小TiB2粒子數(shù)目增多，而熔體中過量Ti的含量并沒有增加， 所以，大部分的TiB2粒子并不能成為A-A1的形核核心，而在熔體凝固過程中被推向晶粒 邊界，大量TiB2粒子在晶粒邊界的聚集可對(duì)晶粒長大起阻礙作用。所以，隨TiB2粒子含 量的增加，晶粒尺寸變小，這與我們觀察結(jié)果一致。晶粒尺寸隨TiB2粒子含量的增加而 減小，導(dǎo)致晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)源到晶界的距離減小，晶粒內(nèi)的空位數(shù)目和所塞積的位錯(cuò)數(shù)目 也會(huì)減少，位錯(cuò)與空位以及位錯(cuò)間的彈性交互作用的機(jī)遇相應(yīng)減少，位錯(cuò)將易于運(yùn)動(dòng)，從 而使合金表現(xiàn)出更好的塑性。此外，細(xì)晶粒為同時(shí)在更多的晶粒內(nèi)開動(dòng)位錯(cuò)和增殖提供了 機(jī)遇，亦即細(xì)晶粒能使變形更為均勻，所以，隨TiB2粒子含量的增加，試驗(yàn)合金表現(xiàn)出 更高的塑性。然而，隨著TiB2粒子在晶界的大量集中，也在一定程度上弱化了晶界，這 可能是TiB2/Al-Si-Mg試驗(yàn)合金拉伸強(qiáng)度隨TiB2粒子含量增加而降低的主要原因。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種TiB2/Al-Si-Mg合金，材料包括電解法生產(chǎn)的Al-Ti合金、A1-B中間合金、純 硅、純鎂以及純鋁和Al-5%Ti中間合金，其特征在于：按Ti、B質(zhì)量比大于2. 22:1的比例配 制原料合金及相應(yīng)數(shù)量的純硅和純鎂，用于制備TiB2質(zhì)量百分含量為1. 0%的合金；合金 制備均在7.5kW坩堝電阻爐中進(jìn)行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiB2/Al-Si-Mg合金，其特征在于：具體的制備過程是： 將電解Al-Ti合金、純鎂、純硅一起放入石墨坩堝，加熱熔化，并將熔體溫度升至750度， 經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蠹尤階1-B中間合金，在其熔化的過程中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，以保證Ti、B原子能 充分地反應(yīng)，用Al-5%Ti中間合金和純鋁調(diào)配鈦、硼含量使其達(dá)到目標(biāo)含量；然后，通氬氣 除氣，扒渣后澆入預(yù)熱溫度為150度的金屬模具；澆鑄完成后，對(duì)樣品進(jìn)行535度固溶8 h、60度水淬、135度時(shí)效8h熱處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種TiB2/Al-Si-Mg合金，其特征在于：具體的制備過程是： 所述模具為標(biāo)準(zhǔn)的金屬拉伸試樣模具。
【專利摘要】為了提高合金力學(xué)性能，以滿足工業(yè)要求，本發(fā)明公開了一種TiB2/Al-Si-Mg合金，材料包括電解法生產(chǎn)的Al-Ti合金、Al-B中間合金、純硅、純鎂以及純鋁和Al-5%Ti中間合金，按Ti、B質(zhì)量比大于2.22:1的比例配制原料合金及相應(yīng)數(shù)量的純硅和純鎂,用于制備TiB2質(zhì)量百分含量為1.0%的合金；合金制備均在7.5kW坩堝電阻爐中進(jìn)行。
【IPC分類】C22C21/02, C22F1/043, C22C1/03
【公開號(hào)】CN105441701
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410511485
【發(fā)明人】鄔青
【申請(qǐng)人】鄔青
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年9月29日