基本信息
- 項目名稱：
- 關于汽車材料用高品質AlTiCB中關于汽車材料用高品質AlTiCB中間合金的研究間合金的研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，鋁合金以其質量輕、比強度高和性價比高等性能優(yōu)勢在汽車材料上得到廣泛的應用，然而工業(yè)水平的進一步發(fā)展，對鋁合金的性能提出了更為嚴格的要求。為了適應汽車用高品質鋁材的需求，開發(fā)了一種高效長效的汽車材料用高品質AlTiCB中間合金，能夠克服該產(chǎn)品的預替代品AlTiB和Al-Ti-C的一系列缺點，并表現(xiàn)出較高的生核效率和抗衰退能力。
- 詳細介紹：
- 本項目屬于金屬材料領域，發(fā)明了一種汽車材料用高品質AlTiCB中間合金，該合金材料是用于細化鋁及其合金組織，提高鋁合金產(chǎn)品尤其是汽車輪轂、汽車活塞等質量的關鍵材料。首次發(fā)現(xiàn)微量B摻雜可以大大提高TiC結構穩(wěn)定性與形核能力，并利用多相熔體微觀反應異類原子摻雜機制使制備的該合金材料含有彌散分布的結構穩(wěn)定的TiCxBy關鍵粒子，故其細化效果具有高效和抗時間衰退能力強等特點。本項目已獲得過肩發(fā)明專利授權ZL200810139856.1，攻克了項目的關鍵技術，并且已經(jīng)完成工廠中試階段，初步實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)條件下的合金制備及產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。項目產(chǎn)品有望取代目前市場上含有單一TiB2細化粒子且粒子易聚集的Al-Ti-B中間合金，應用于鋁及其合金制品后，將大幅拓寬其應用范圍，市場前景十分看好。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 該作品的發(fā)明的目的：制備一種高效長效的高品質汽車材料用中間合金細化劑，能夠克服目前市場上Al-Ti-B 中間合金中粒子的聚集問題以及Al-Ti-C中間合金中形核粒子TiCx的嚴重衰退問題。 創(chuàng)新點：首次發(fā)現(xiàn)了B或N的摻雜可以大大提高TiCx結構的穩(wěn)定性與形核能力，并且利用多相熔體微觀反應異類原子摻雜機制使制備的Al-Ti-C-B中間合金中含有大量彌散分布結構穩(wěn)定的TiCxBy（x+y<1）關鍵粒子，進而大大提高了細化劑的形核和抗衰退能力。 技術關鍵：（1）硼元素摻雜對TiCx結構穩(wěn)定性的關系及TiCxBy粒子的合成技術；（2）多相金屬熔體微觀反應機制及彌散型Al-Ti-C-B的合成制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；（3）彌散型Al-Ti-C-B對鋁及其合金的細化工藝技術及細化效果的評定。 主要技術指標：生產(chǎn)出的彌散型Al-Ti-C-B合金，彌散分布著微米級和亞微米級的TiCxBy和TiB2（x+y<1）粒子，顆粒平均尺寸小于2.5微米，最大顆粒尺寸不超過5微米，其組織中含有板片狀的TiAl3，平均尺寸小于120微米；對于最難細化的工業(yè)純鋁而言，加入0.2%的該中間合金，可使初晶鋁的平均晶粒度由原來的350微米以上細化到200微米以下，并且在保溫一個小內無明顯衰退現(xiàn)象。
科學性、先進性
- 項目的創(chuàng)新性、科學性與先進性： （1）首次發(fā)現(xiàn)了B/N的摻雜可大大提高TiCx結構的穩(wěn)定性與形核能力。 （2）揭示了微觀反應異類原子摻雜機制。 （3）制備出高效彌散的AlTiCB中間合金，國內外尚未見研究生產(chǎn)該中間合金。
獲獎情況及鑒定結果
- 暫無
作品所處階段
- 項目成功實現(xiàn)工廠中試，現(xiàn)在目前處于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段。
技術轉讓方式
- 專利實施許可
作品可展示的形式
- 產(chǎn)品實物
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本產(chǎn)品主要應用于工業(yè)鋁材加工行業(yè)，如汽車輪轂、鋁箔制造業(yè)，高性能汽車活塞產(chǎn)業(yè)。 隨著中國工業(yè)水平和規(guī)模的不斷提高，工業(yè)用菜產(chǎn)量逐年攀升，在汽車制造、軌道交通，電力，機械制造等行業(yè)，對鋁材的應用需求迅速增加。從發(fā)展趨勢來看，目前鋁材正朝著大截面、薄壁厚、高尺寸精度、復雜斷面和精美外觀方向發(fā)展。 本項目產(chǎn)品暫無相同的生產(chǎn)企業(yè)。主要競爭對手主要來自本項目產(chǎn)品預替代品的鋁鈦硼中間合金，其生產(chǎn)規(guī)模規(guī)模較大的企業(yè)有：深圳新星化工冶金材料有限公司；愛達鋁加工材料公司；秦皇島奧萊德鋁業(yè)科技有限公司；上海市鄭裕特種合金有限公司；江蘇南通鼎臣特種材料有限公司；河北立中集團；濟南科鑫鋁銅材料加工有限公司等。本產(chǎn)品以其應用效果的高效性和穩(wěn)定性，產(chǎn)業(yè)化后可迅速進入市場，成為鋁鈦硼中間合金的優(yōu)良替代品，產(chǎn)品競爭優(yōu)勢明顯。 本產(chǎn)品目前已經(jīng)完成中試，在未來兩年內能達到規(guī)?；a(chǎn)階段。本項目產(chǎn)品以其技術優(yōu)勢，可在國內大中型汽車輪轂、鋁箔材等企業(yè)獲得推廣應用。
同類課題研究水平概述
- 目前國內外主要以Al-Ti-B和Al-Ti-C中間合金對變形鋁合金進行晶粒細化，尤其是Al-Ti-B中間合金已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，被廣泛的應用。但是Al-Ti-B中間合金中的硬質粒子TiB2存在嚴重的聚集傾向，特別是在鋁箔材生產(chǎn)的過程中，這些尺寸較大的硬質粒子團不僅在軋輥表面產(chǎn)生劃痕影響設備的使用壽命，而且在鋁箔表面造成針孔。裂紋等缺陷，降低生產(chǎn)率，提高了生產(chǎn)成本。雖然Al-Ti-C中間合金中的TiC粒子不存在嚴重聚集問題，但是TiC粒子在鋁熔體中不穩(wěn)定，存在著“自身中毒”現(xiàn)象，即與鋁發(fā)生反應形成Al4C3，導致細化效果急劇衰退；而且Al-Ti-C對制備條件極其敏感，工藝參數(shù)稍有變動，細化效果就出現(xiàn)較大差異。因此國內外在這方面開展了長期的探索和研究，尋求一種理想的中間合金細化劑，不僅能有效的解決以上兩種中間合金存在的問題，而且具備良好的細化效果。 專利（一種新型中間合金細化劑，1993，申請?zhí)朇N1088996A和四元晶粒細化劑及其制造方法，1990，申請?zhí)?0105092.X）都曾報道過Al-T-C-B中間合金，他們是采用氟鹽的方法將氟硼酸鉀和碳粉的混合物先后加入到鋁鈦熔體中制備，但是該工藝方法制備出來的中間合金雖然抗時間衰減性能較好，但是其細化效果并不理想，并且沒有得到推廣應用。也有學者報道（北京工商大學學報，2007，（25）30~32）用TiCN 粉末加入到鋁熔體中制備Al-Ti-CN中間合金，由于TiCN粒子不是原位生成的，粒子形核率低，生產(chǎn)成本高，難以產(chǎn)業(yè)化推廣。 本發(fā)明產(chǎn)品Al-Ti-C-B(N)系列合金是新開發(fā)的一種材料，至今國內為均未見對該材料的制備工藝及其應用于變形鋁合金細化處理的報道。因此，開展該課題項目的研究，可以解決鋁合金鑄造加工過程中的細化強化問題，為推動鋁合金材料的應用和發(fā)展開辟廣闊的應用前景，具有重大的經(jīng)濟和社會效益。
