一種含鈦鋁合金的製造方法

2023-10-17 20:01:54 3

專利名稱：一種含鈦鋁合金的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種含鈦鋁合金的製造方法，屬於有色金屬及其合金生產技術領域。
當鋁合金中加入少量鈦時，合金組織可得到明顯細化，合金的強度、耐磨性、熱穩定性均有所提高，所以鈦在鋁合金中的細化作用愈來愈受到人們的重視。據資料報導，發達國家普遍以鈦作為鋁合金中的細化元素，鑄造鋁合金中幾乎全部加鈦，另外許多變形合金也規定加鈦。目前，含鈦鋁合金中的鈦多是通過鋁鈦中間合金(含鈦5％)的形式加入的，即首先用電解法生產純鋁，將純鋁、純鈦在感應爐或電弧爐內用較高溫度熔配成鋁鈦中間合金，再將純鋁、鋁鈦中間合金和其他所需的中間合金或單質經過熔配、精煉成含鈦鋁合金。這種方法的問題(1)是使用了昂貴的純金屬鈦，並且製造工藝流程複雜，需消耗大量的電能，故成本較高；(2)鋁鈦中間合金中鈦的含量偏高，成分偏析較嚴重，組織中含有粗大的鈦針，在鋁合金熔煉的溫度範圍內，由於原子擴散的激活能較低，這些鈦針在鋁液中完全溶解並擴散開來所需的時間極漫長，因此鈦的這種加入方式不利於鈦的細化作用的充分發揮。
CN94116235.4號專利提供了一種「用電解法生產鋁矽鈦多元合金」的方法，該方法是採用電解法直接從含鋁礦物中生產出鋁矽鈦多元合金，該礦物的主要成分是氧化鋁78～97％，氧化矽2～18％，氧化鈦0.2～3％，氧化鐵0.1～1％，稀有元素氧化物0～1％。該方法雖然可以通過直接電解鋁礦物得到含鈦鋁合金，但由於所採集的鋁礦物的成分難於前後一致，從而給連續生產帶來了不便；同時由於用該方法製得的鋁合金中含有一定量的矽，因此該方法只能用於鋁矽系含鈦合金的生產，無法在其他系列的含鈦鋁合金生產中使用。
本發明的目的是針對現有技術存在問題，提供一種適應各種含鈦鋁合金的製造方法。
本發明是這樣實現的含鈦鋁合金的製造方法主要包括電解、熔配、精煉等工藝過程，本發明是在電解過程中，直接將氧化鈦和氧化鋁混合後作為原料，用電解槽在冰晶石體系的電解質中進行電解，得到含有少量鈦的低鈦鋁合金，該原料的化學組成成分 含量(重量％)氧化鋁(Al2O3) 95.5～99.8
氧化鈦(TiO2)0.2～3.5氧化鋁中雜質 0～1.0電解得到的低鈦鋁合金的成分為成分 含量(重量％)鋁(Al) 98.9～99.9鈦(Ti) 0.1～0.6雜質含量 0～0.5將以上低鈦鋁合金作為基材(以此取代傳統生產工藝中的純鋁和鋁鈦中間合金)，加入所需的中間合金或單質，經過熔配、精煉等過程後即製得相應的含鈦鋁合金。
與現有技術相比，本發明的優點在於1、在鋁電解過程中直接實現了鈦的低合金化，使用低鈦鋁合金作為基材可以取代傳統生產工藝中的純鋁和鋁鈦中間合金，省去了鋁鈦中間合金的製備過程，降低了我國含鈦鋁合金的成本，用本發明生產的含鈦鋁合金比傳統加鈦法每噸成本降低約400元。
2、用本發明製得的含鈦鋁合金中，鈦的分布更為均勻，細化晶粒的效果更好，提高了合金的強度、韌性、耐磨性以及熱穩定性。
3、本發明的可操作性強，前期電解過程只需作些微調，後期熔配和精煉工藝不受任何影響，便於在不改變現有生產條件的情況下實現在絕大多數的鋁合金中加鈦，從而使我國的鋁合金性能得以提高。
以下提供一例採用本發明製備ZL108合金(以下簡稱AT合金)(ZL108合金為鑄鋁108合金，屬鋁合金的一個品種，見GB1173-86)的實施例電解所用原料為氧化鋁和氧化鈦的混合物，其化學成分為成分 含量(wt％)氧化鋁(Al2O3)99.2氧化鈦(TiO2) 0.4其他雜質氧化物 0.4用電解槽在冰晶石體系的電解質中對原料進行電解，得到含有少量鈦的低鈦鋁合金，其化學成分為成分 含量(wt％)鋁(Al) 99.4鈦(Ti) 0.3鐵(Fe) 0.2
其他雜質0.1將上述低鈦鋁合金作基材(以此取代傳統生產工藝中的純鋁和鋁鈦中間合金)，加入純矽(Si)，在中頻感應爐中熔配成含矽12％的Al-Si-Ti中間合金；再將該中間合金加入鋁銅(Al-Cu)中間合金、鋁錳(Al-Mn)中間合金和純Mg，放入坩堝電阻爐中進行溶化；然後進行精煉、變質和熱處理後即製得AT合金。
合金精煉、變質的工藝條件為精煉劑 C2Cl6精煉溫度705～715℃變質劑 鋁鍶(Al-Sr)中間合金(含Sr7.02wt％)或四元Na鹽或磷銅(P-Cu)或磷銅與稀土複合變質劑(P-Cu+RE)變質劑加入溫度700～710℃AT合金的熱處理工藝將AT合金放入熱處理爐中，升溫至515℃固熔7小時後水淬，淬火水溫為32℃，然後迅速將試棒放入175℃的烘箱中時效16小時，空冷至室溫，期間轉移時間不超過25秒。
用本方法製得的AT合金，其化學成分為(wt％)Si 12.08，Mn 0.71，Cu1.62，Ti 0.23，Fe 0.22，Mg 0.63，餘量為鋁。
權利要求
1．一種含鈦鋁合金的製造方法，主要包括電解、熔配、精煉等工藝過程，其特徵在於a、在電解過程中，直接將氧化鈦和氧化鋁混合後作為原料，用電解槽在冰晶石體系的電解質中進行電解，得到含有少量鈦的低鈦鋁合金，該原料的化學組成成分 含量(重量％)氧化鋁(Al2O3) 95.5～99.8氧化鈦(TiO2)0.2～3.5氧化鋁中雜質 0～1.0電解得到的低鈦鋁合金的成分為成分 含量(重量％)鋁(Al) 98.9～99.9鈦(Ti) 0.1～0.6雜質含量 0～0.5b、將以上低鈦鋁合金作為基材，加入所需的中間合金或單質，經過熔配、精煉等過程後即製得相應的含鈦鋁合金。
全文摘要
本發明提供了一種生產含鈦鋁合金的方法,它採用直接電解氧化鋁和氧化鈦的混合物,得到低鈦含量的鋁合金,以此取代傳統生產工藝中的純鋁和鋁鈦中間合金。這種前期加鈦的方法克服了傳統工藝加鈦時的成分偏析的問題,省去了鋁鈦中間合金的製備過程,縮短了工藝流程,降低了生產成本,同時不影響後期熔配過程,便於在不改變現有生產條件的情況下實現在絕大多數的鋁合金中加鈦,從面使我國的鋁合金性能得以提高。
文檔編號C25C3/00GK1298965SQ9912491
公開日2001年6月13日 申請日期1999年12月3日 優先權日1999年12月3日
發明者賀淑莉, 劉智勇, 王運濤, 程桂萍, 張兵臨, 王建恩 申請人:鄭州大學