[01163179]一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法

一.课题来源与背景 对铝和铝合金进行晶粒细化可显著提高材料的力学性能、铸造性能、变形加工性能。Al-Ti-C合金因含有TiC粒子,存在较少的与Al-Ti-B细化剂有关的缺陷与不足,被公认为是最有发展前途的铝用晶粒细化剂,而困扰其制备的关键性问题是碳源与铝液的润湿性差,TiC合成困难。利用稀土或稀土氧化物的“催化效应”促进TiC粒子生成,改善合金组织结构,探索工艺简单、成本低,易于实现产业化的合成方法是当前Al-Ti-C研究的重点。 二.研究目的和意义 现有技术中通常采用在Al-Ti-C晶粒细化剂中引入纯稀土的方法来加速反应的进行,比如郑州大学赵红亮等人制备的Al-Ti-C-RE细化剂等,然而这种方法采用氟钛酸盐引入钛元素,在制备过程中产生大量氟化物气体污染环境,腐蚀设备,且容易形成氟盐夹杂物影响细化剂的冶金质量,且制备温度较高（约1250℃）,需要在感应炉中熔炼,烧损严重,能耗较大。并且纯稀土元素成本较高,在反应过程中存在易偏析,反应不充分等缺点。福州大学王连登等人将稀土氧化物Ce2O3替代单一稀土元素Ce加入到Al-Ti-C合金中,制备出了Al-Ti-C-Ce细化剂,但其制备过程中同样使用了K2TiF6,制备过程的污染较大,且制备过程中原料的预热和保温时间较长,能耗高。有鉴于此,本发明目的在于提供一种步骤简单、能耗低、不产生环境污染的Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法。 三.主要论点和论据 本发明提供了一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法,包括以下步骤：将铝粉、钛粉、石墨粉、Ce2O3粉混合,压制成混合粉末块体;将铝锭加热至完全熔化,得到铝熔体;将混合粉末块体压入铝熔体内进行热爆反应,得到合金熔体;对合金熔体进行净化处理;将所述净化后的合金熔体浇注,得到Al-Ti-C-Ce细化剂。本发明提供的制备方法将粉末状原料加工成密实的块体,再将混合粉末块体加入铝熔体中进行反应,保证了元素的充分反应,并且缩短了反应时间,更加节能;本发明通过净化处理去除了合金基体中的Al2O3团聚物和杂质的含量,使得到的细化剂更加纯净;并且本发明提供的制备方法使用钛粉引入钛源,相比于传统的使用K2TiF6引入钛源的方法来说,在制备过程中不会产生氟化气体,不会产生环境污染,更环保。 四.创见和创新 本发明提供了一种Al-Ti-C-Ce细化剂的制备方法,主要包括以下步骤：将铝粉、钛粉、石墨粉、Ce2O3粉混合,压制成混合粉末块体;将铝锭加热至完全熔化,得到铝熔体;将混合粉末块体压入铝熔体内进行热爆反应,得到合金熔体;对合金熔体进行过滤净化处理,再将净化后的合金熔体浇注到钢模中,得到Al-Ti-C-Ce细化剂。本发明提供的制备方法保证了元素的充分反应,且反应时间短,节能高效,不会产生环境污染。 五.社会经济效益及存在的问题 稀土氧化物作为反应促进剂在制备复合材料方面有过较多报道,若能采用稀土氧化物替代单一稀土元素制备Al-Ti-C- RE合金,不仅将极大降低稀土中间合金生产成本,而且对提高我国铝基中间合金品质,拓宽稀土和Al-Ti-C在新材料领域的应用范围具有重要作用。 本专利研制的新型Al-Ti-C-Ce中间合金丝已在某公司批量化生产应用,并取得良好的经济效益。需要进一步研究其批量化生产技术,进一步降低合金生产成本,提高合金的细化性能。