铝钛硼丝细化剂工艺规程
山东平阴铝厂企业标准
QJ/PL02.02-2001
铝及铝合金轧制板材
2001-02-01发布 2001-02-01实施
山东平阴铝厂
前 言
为了提高鑫汇源公司生产的板材质量，对GB/T3880-1997《铝及铝合金轧制板材》标准中的表面质量进行分等分级
1．铝钛硼生产工艺流程图：
铝 锭 生产废料
装炉
Ti盐 熔化 B盐
倒渣 副产品
熔体处理
浇铸
铸坯
轧制
卷取
拉伸
退火
排线
成 品
2．熔炼工艺技术操作规程
2．1 配料
2．1．1 生产采用Al99.70品位以上的铝锭生产，允许配入10-20%的条坯及铝杆废料。
2．1．2 按Ti/B=5：1的比例计算钛盐及硼盐用量，一般钛盐为28-31kg、硼盐为13-15kg。并应准确计量。
2．1．3 化学成分含量要求见表1。
Al-Ti-B合金晶粒细化
目录
1、引言„„„„„„„„„„„„„„ 1
2、细化原理„„„„„„„„„„„„ 1
2.1、包晶相图理论„„„„„„„„ 2
2.2、碳化物-硼化物理论„„„„„ 2
2.3、双重形核理论„„„„„„„„ 3
2.4、α-Al晶体增殖理论„„„„„ 3
3、合金元素的作用„„„„„„„„„ 3
3.1、Ti对铝合金熔铸组织的细化作用„3
3.2、B对铝合金熔铸组织的细化作用„ 4
3.3、其它杂质元素对铝合金熔铸组织的
细化影响„„„„„„„„„„ 4
4、小结„„„„„„„„„„„„„„ 5
5、参考文献„„„„„„„„„„„„ 6
Al-Ti-B合金晶粒细化
【摘要】 铝合金中加入少量Ti和B时,铝合金组织可得到明显细化，合金的强度、韧度、耐磨性、抗疲劳性能及热稳定性等均有所提高。
【关键词】铝钛硼合金 晶粒细化 合金元素
Al-Ti-B Alloy grain refinement
【Abstract】 Aluminum alloy to add a small amount of Ti and
B, the refined aluminum alloy group is obviously, the strength
of the alloy, toughness, wear resistance, fatigue resistance
and thermal stability were improved
【Key words】 Al-Ti-B alloy grain refinement alloying
elements
1、引言
根据Hall-Petch公式可知，材料的屈服强度和材料的晶粒大小成反比，细小的晶粒尺寸可以有效地提高材料的强度和韧性，同时改善合金的机械加工性能，对于铝在各行业的应用均具有重要的意义[1]。目前，细化铝合金晶粒的方法主要包括以下4种：
铝钛硼合金产品的作用机理和生产技术现状
铝钛硼合金产品的作用机理和生产技术现状
铝钛硼合金产品的作用机理和生产技术现状
贾艳军
【摘要】文章介绍了铝钛硼合金产品的用途、作用机理、生产工艺和设备等，简述了国内生产技术现状，并对其发展趋势进行了预测。
【期刊名称】有色金属加工
【年(卷),期】2017(046)004
【总页数】2
【关键词】铝钛硼；晶粒细化；中间合金：氟盐法；连铸连轧
1 铝钛硼合金产品的用途及其作用机理
本文讨论的铝钛硼合金产品指铝中间合金(GB/T-27677)和铝及铝合金晶粒细化用合金线材第一部分：铝-钛-硼合金线材(YS/T447.1-2011)中涉及到的铝钛硼产品。目前铝钛硼中间合金和铝钛硼合金线材主要包括以下几个牌号：AlTi5B1，AlTi5B0.6，AlTi5B0.2，AlTi3B1。其中AlTi5B1包括A、B、C三个品级，AlTi5B0.2包括A、B两个品级。
1.1 主要用途
铝钛硼合金产品是目前公认的对铝及铝合金细化效果最好的细化剂，可防止粗大的等轴晶、柱状晶及羽化晶的形成，提高铝及铝合金的机械性能和物理性能。铝钛硼合金线杆主要用于铝及铝合金圆锭、板、带、箔及零部件的晶粒细化，是目前市场中最为常见的晶粒细化剂。其产品一般为卷状或者线杆状，在铸造之前加入铝及铝合金熔体中以达到晶粒细化效果，加入量一般为铝及铝合金质量的0.15%～0.3%。
1.2 作用机理
铝钛硼合金产品的作用机理和生产技术现状 2
第46卷第4期2017年8月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol. 46 No. 4August 2017铝钛硼合金产品的作用机理和生产技术现状贾艳军(中色科技股份有限公司，河南洛阳471039)摘要:文章介绍了铝钛硼合金产品的用途、作用机理、生产工艺和设备等，简述了国内生产技术现状，并对其发展趋势 进行了预测。关键词:铝钛硼;晶粒细化;中间合金:氟盐法;连铸连轧中图分类号:TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1671 -6795(2017)04 -0033 -021铝钛硼合金产品的用途及其作用 机理本文讨论的铝钛硼合金产品指铝中间合金（GB/ T -27677)和铝及铝合金晶粒细化用合金线材第一部 分:铝-钛-硼合金线材（YS/T47. 1 -211)中涉及 到的铝钛硼产品。目前铝钛硼中间合金和铝钛硼合 金线材主要包括以下几个牌号：AlTi5B1，A1T5B0. 6， AlTi5B0.2，AlTi3B1。其中 AlTi5B1 包括 A、B、C 三个 品级，AlTi5B0.2包括A、B两个品级。1.1主要用途铝钛硼合金产品是目前公认的对铝及铝合金细 化效果最好的细化剂，可防止粗大的等轴晶、柱状晶 及羽化晶的形成，提高铝及铝合金的机械性能和物理 性能。铝钛硼合金线杆主要用于铝及铝合金圆锭、板、 带、箔及零部件的晶粒细化，是目前市场中最为常见 的晶粒细化剂。其产品一般为卷状或者线杆状，在铸 造之前加入铝及铝合金熔体中以达到晶粒细化效果， 加入量一般为铝及铝合金质量的〇. 15% ~0.3%。1.2作用机理目前铝钛硼合金的晶粒细化机理众说纷纭，并未 形成一个统一的观点和理论，但就目前大部分学者的 观点，其作用机理与其内部的TiAl和TiB2两种金属 化合物颗粒关系密切。以氟盐法制备铝钛硼合金为列，晶核的成核由以 下反应完成：Al + K2TiF6 +KBF4—Al(TiB2 • TiAl3) +mKF • nAlF3反应式中Al(TTB • TiAl3)为铝钛硼合金，是需要 制备的合金产品;mKF • nAlF;为氟铝酸钾，是制备铝 钛硼合金熔体时得到的副产品，一般被当成渣滓分离 开。由上面反应式可见，铝钛硼合金初始晶核主要为 TiAl3和TiB2质点。这两种初始晶核的大小和活性是 决定铝钛硼品级的重要参数。晶核越小，铝钛硼合金 品级越高；活性越大，TiA(和TTB质点越不易团聚， 分布越均匀，越能得到高品质的铝钛硼合金。TiAl和TiB2质点的大小和活性在铝钛硼合金熔 体生成后并不是不变的，它们会随外部条件的变化而 发生变化，如温度过高、炉内时间较长，或者外加了磁 场均会使其大小和活性发生变化。一般人们会在其 质点大小和活性达到要求时，控制温度，增加外磁场， 保持铝钛硼合金熔体最佳的组织状态，再迅速将其转 换成固体的铝钛硼合金产品，使熔体中的良性信息得 以遗传。固体的铝钛硼合金产品可根据需要进行加工，连 铸连轧或连续挤压后一般会得到$9. 5mm左右的线 杆，加工过程中大的变形量会使铝钛硼合金内部晶粒 活性进一步增大。但由于变形热的大量产生，合金温 度也会随之上升，导致晶粒长大，这就需要通过一定 量的乳液将其迅速冷却，阻止内部晶粒长大，最终得 到高活性的细晶粒铝钛硼合金线杆。这种线杆在重 熔入铝及铝合金熔体中时，可释放出高活性的细小 TB2和TiAl质点，迅速使铝及铝合金熔体以此为晶 核凝结，在合适的温度（690°C ~710°C)下和最佳的时 间（一般30 s~60s)内，起到晶粒细化的效果。铝钛硼合金产品的作用机制决定了其加入方式。 由于其熔点低，晶粒细化最佳时间持续较短，规格尺收稿日期:2017 -05 -0
铝及铝合金熔炼工艺操作规程
铝及铝合金熔炼工艺操作规程
1、炉子准备
1.1 新炉、大修后的冷炉，应按烘炉规程烘炉。停炉24小时以上的炉子，应根据环境、湿度先烘炉2～6小时以上，才能加料。不得事先将炉料加入冷炉化铝。
1.2 大修后的炉子，在使用前必须洗炉。熔炼合金后转产纯铝时，必须洗炉。洗炉次数不少于两炉次。
1.3 洗炉时，彻底搅拌熔体不少于三次。每次搅拌间隔时间为半小时。洗炉料应彻底放干。
2、技术要求
2.1 化学成分
牌号 化学成分/%
Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 其他
Al
单个 合计
1070 0.20 0.25 0.04 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 — 99.7
1060 0.25 0.35 0.05 0.03 0.03 0.05 0.03 0.03 — 99.6
1100 Fe+Si:0.95 0.05～0.20 0.05 — 0.10 — 0.05 0.15 99.0
3A21 0.60 0.70 0.20 1.0～1.6 0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 余量
3003 0.60 0.70 0.05～0.20 1.0～1.5 — 0.10 — 0.05 0.15 余量
2.2 按工艺单的要求进行配料，保证加入铝-铁中间合金后，铁硅比≥1.2(铁和硅总量超过0.65%时，可以不要求铁硅比)。
3、加料
3.1 对炉料的要求
3.1.1 配料所使用的原料，必须符合公司内部原材料验收标准的规定，必须有化学成分单方可使用。
3.1.2 外购卷废料成分符合要求，且加工性能合格，方可使用。
3.1.3 铝屑之类的炉料应先铸成锭后，才能加入，并应掺含50%以上的新料(可以是剪切边角料)加入。
3.1.4 所使用的原材料必须清洁、干燥，不得粘有泥、砂，不得混入其他金属和非金属夹杂物。粘有泥、砂的炉料，应清洗晾干后，才能加入炉内。
3.2 炉料的加入顺序和原则
变形铝合金用Al—5Ti—B组织分析及细化效果对比
变形铝合金用Al—5Ti—B组织分析及细化效果对比
本文对不同铝钛硼丝进行对比，从晶粒细化能力、产品的微观组织及产品质量等内容开展试验，得到对比数据。
标签：细化剂；细化能力；微观组织
一、前言
铝钛硼是铸锭晶粒细化的主要手段，为获得组织良好的铸锭就必须采用优质的晶粒细化剂，本文介绍了细化剂产品质量及细化效果的试验，分别对A#、K#、H#不同供应商提供的铝钛硼样品进行产品质量分析及细化效果评价。
二、試验材料及方法
（一）试验材料
铝钛硼丝样品的化学成分见表1，元素及其杂质含量均达到产品标准要求。
（二）试验方法
按YS/T447.1—2011标准试验方法要求开展试验。
（三）设备及流程
试验用主要设备有电阻炉、坩埚、手持电偶、钢环铸模、耐火砖。首先将盛有纯铝的坩埚置于炉内加热，待熔化并升温至720℃—730℃，加入铝钛硼丝，搅拌及静置2min后，将铝熔体浇铸模具中。
三、试验结果及分析
（一）铝钛硼丝组织分析
对铝钛硼丝中化合物的形态、尺寸、分布及冶金质量进行观察，见图1。
组织观察发现，A#組织中TiB2相的分布均匀弥散；K#组织中的TiAl3相尺寸较小，TiB2相的尺寸也较细小，但不均匀；H#组织中的TiAl3尺寸较大，TiB2分布不均匀。细小、块状、均匀分布的TiAl3细化效果最好，针状和棒状较差，因此，仅从组织分析，A#的组织更为理想。
（二）添加铝钛硼丝后样品的组织分析
对加入不同铝钛硼丝的样品高倍组织见图2。
从图2分析，加入铝钛硼丝后样品组织均得到明显细化。比较而言，加入K#、H#的样品中偏大些的晶粒居多，也有少量极小的晶粒，加入A#的样品中晶粒偏大的晶粒与偏小晶粒共生，且尺寸较小的晶粒更多，细化效果更好一点。
三、结论
1.铝钛硼丝中TiAl3相和弥散细小的TiB2相对晶粒的细化效果较好。2.各种铝钛硼丝均有明显的细化效果，但A#样品中较小的晶粒更多，细化效果更好。
【参考文献】
铝钛硼丝细化剂提升内燃机铝活塞材料性能的研究
第３２卷第４期 ２０１５年８月 内燃机与动力装置Ｉ．Ｃ．Ｅ＆Ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ Ｖｏｌ＿３２ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１５
【试验研究】
铝钛硼丝细化剂提升内燃机铝活塞材料性能的研究
刘鹏飞 。高渤 （１．山东滨州渤海活塞股份有限公司，山东滨州 ２５６６０２；２．山东胜利钢管有限公司，山东淄博２５５０８２）
摘要：研究了铝钛硼丝细化剂对内燃机铝活塞宏观晶粒度、金相及力学性能的影响。结果 表明：铝钛硼丝细化剂对宏观晶粒度细化效果显著，消除了粗大等轴晶及柱状晶和羽毛晶；添
加铝钛硼丝细化剂后，初晶硅、合金相未发现明显变化，共晶硅有变短小的趋势；铝合金的机械 性能得到明显改善，已批量应用。 关键词：铝钛硼丝；活塞；铝合金粒细化
中图分类号：ＴＧ１４６．２１ 文献标志码：Ａ文章编号：１６７３—６３９７（２０１５）０４—００２３—０３
Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｏｒｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔ
ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＬＩＵ Ｐｅｎｇ—ｆｅｉ ，Ｇａｏ Ｂｏ （１．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｂｉｎｚｈｏｕ Ｂｏｈａｉ Ｐｉｓｔｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６６０２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｉｂｏ ２５５０８２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｂｏｒｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ
ｏｎ ｔｈｅ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ，ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｐｒｏｐｅ￣ｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｉｓｔｏｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅ－ ｓｕｈｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｂｏｒｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｇｒｅａｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ，ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒｓｉｚｅｄ ａｘｉａｌｉｔｅ，ｃｏｌｕｍｎａｒ ｇｒａｉｎ ａｎｄ ｆｅａｔｈｅｒ ｃｒｙｓｔａ１．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ａｌｕ— ｍｉｎｕｍ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｂｏｒｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｂ—
不同类别铝钛硼丝对高端铝排产品质量影响的研究
0前言
我国新材料产业正处于强劲发展的阶段，并且
已被列为国家七大战略新兴产业之一，预期未来我
国新材料产业市场年增长速度将保持在20%以上。
新材料行业规划中重点发展领域就包括高端铝材
（如高端铝排）的开发与应用，高端铝合金的研发
已上升到国家发展战略。
铝合金在自然凝固过程中，晶粒组织非常粗
大，会导致材料综合性能降低。为改善其晶粒组
织，一般的做法是在铸造过程中进行晶粒细化。在
铸造过程中添加晶粒细化剂是一种快捷方便、经济
有效的方法[1]。
铝钛硼丝细化剂受多方面因素影响，如添加方
式、添加量、原始组织、钛硼比例等，其对铝合金
的细化效果差异比较大。其中铝钛硼丝的组织和钛
硼比例对铸态晶粒的细化效果起决定性作用。本文
主要研究在铸棒生产过程中加入不同类别的进口铝
钛硼丝对铝排产品质量的影响。
1铝钛硼丝质量
取两种不同进口铝钛硼丝试样，对其化学成
分、显微组织及晶粒细化能力进行分析。1.1化学成分
两种不同进口铝钛硼丝化学成分如表1所示。表1进口铝钛硼丝化学成分（质量分数/%）
牌号AlTi5B0.2AlTi5B0.2A国标AlTi5B0.2B国标AlTi5B1AlTi5B1A国标AlTi5B1B国标Si0.110≤0.15≤0.30
0.102≤0.15≤0.20Fe0.173≤0.20≤0.40
0.123≤0.20≤0.25Ti4.734.5~5.54.5~5.54.994.8~5.24.5~5.5V0.094≤0.20≤0.20
0.009≤0.05≤0.10B0.1760.15~0.250.10~0.501.00.9~1.10.8~1.2
从表1可以看到，两种不同进口铝钛硼丝均符
合国家标准（YS/T447.1-2011）A级，AlTi5B0.2的
Fe杂质含量比AlTi5B1稍高，两种钛丝的Si和V含
量相当。1.2金相组织
两种铝钛硼丝的金相组织如图1和图2所示。
通过对两种铝钛硼丝金相显微组织进行分析，
总结TiAl3、TiB2、Al2O3及盐类附着物、硼化物的数
铝-钛-硼细化剂对6082铝合金组织和性能的影响
铝-钛-硼细化剂对6082铝合金组织和性能的影响
成乐;李彩文;杨双强;谭法明;王孟君
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2014(042)003
【摘 要】采用金相、扫描电镜和力学性能测试,研究了铝-钛-硼细化剂对6082铝合金组织和性能的影响.结果表明,铝-钛-硼细化剂中TiAl3、TiB2等活性质点的形状和数量直接影响着铝合金晶粒的细化效果;Ti元素在铝-钛-硼细化剂中的存在形式对细化效果的影响要大于其含量的影响;采用某铝-钛-硼细化剂细化后的铸锭挤压的6082-T6铝合金方管,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和韦氏硬度分别达到346 N/mm2、327 N/mm2、14.8％、15.7 HW.
【总页数】4页(P32-35)
【作 者】成乐;李彩文;杨双强;谭法明;王孟君
【作者单位】中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点试验室,湖南长沙410083;佛山鸿金源铝业制品有限公司,佛山顺德528313;佛山鸿金源铝业制品有限公司,佛山顺德528313;佛山鸿金源铝业制品有限公司,佛山顺德528313;佛山鸿金源铝业制品有限公司,佛山顺德528313;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点试验室,湖南长沙410083
【正文语种】中 文
【中图分类】TG146.21
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电解铝液一步法生产铝钛硼的生产工艺流程
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电解铝液一步法生产铝钛硼的生产工艺流程
铝钛硼合金生产工艺
铝钛硼合金生产工艺
铝钛硼合金是一种具有良好性能的新型金属材料，具有较高的强度和硬度，广泛应用于航空、航天等领域。以下是铝钛硼合金的生产工艺及工艺流程的简介。
铝钛硼合金的生产工艺主要包括原料准备、材料合成、熔炼、均质处理、挤压和加工等步骤。
首先，原料准备是铝钛硼合金生产的第一步。选择纯度高、含杂质少的铝、钛和硼粉末作为原料，进行严格的筛选和质量检测。
接下来，材料合成是将铝、钛和硼粉末按一定比例混合，在惰性气氛下进行反应合成。这一步骤通常采用机械合金化的方法，如球磨机或高能球磨机，通过机械能产生的剪切力和撞击力使粉末达到高度的均匀混合，并实现元素的弥散。
然后，将合成的铝钛硼合金粉末通过熔炼工艺，如高频感应熔炼或电弧熔炼，将其熔融成液态，在惰性气氛下进行搅拌和除气处理，保证合金的纯度和均匀性。
接着，进行均质处理，将熔融的合金液体在恒温下进行搅拌和晶粒细化处理，以提高铝钛硼合金的强度和硬度。均质处理可以采取气融体浓度均质和凝固处理等方法。
然后，将均质后的铝钛硼合金液体注入预先设计好的铝钛硼合金模具中，通过挤压工艺将合金液体压实成坯料。挤压工艺通常采用等径挤压或变径挤压，通过壁厚变化实现在模具内的金属流动。
最后，将挤压成型的铝钛硼合金坯料进行热处理，进行退火或固溶和时效处理，以进一步提高合金的性能和稳定性。热处理过程中需要严格控制温度、时间和冷却速度等参数。
以上是铝钛硼合金生产的主要工艺流程。随着现代科技的不断发展，铝钛硼合金的生产工艺也在不断创新和改进，以满足更高性能和更复杂应用的需求。