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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 關(guān)于汽車材料用高品質(zhì)AlTiCB中關(guān)于汽車材料用高品質(zhì)AlTiCB中間合金的研究間合金的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，鋁合金以其質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高和性價(jià)比高等性能優(yōu)勢(shì)在汽車材料上得到廣泛的應(yīng)用，然而工業(yè)水平的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)鋁合金的性能提出了更為嚴(yán)格的要求。為了適應(yīng)汽車用高品質(zhì)鋁材的需求，開(kāi)發(fā)了一種高效長(zhǎng)效的汽車材料用高品質(zhì)AlTiCB中間合金，能夠克服該產(chǎn)品的預(yù)替代品AlTiB和Al-Ti-C的一系列缺點(diǎn)，并表現(xiàn)出較高的生核效率和抗衰退能力。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目屬于金屬材料領(lǐng)域，發(fā)明了一種汽車材料用高品質(zhì)AlTiCB中間合金，該合金材料是用于細(xì)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(zhì)量的關(guān)鍵材料。首次發(fā)現(xiàn)微量B摻雜可以大大提高TiC結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與形核能力，并利用多相熔體微觀反應(yīng)異類原子摻雜機(jī)制使制備的該合金材料含有彌散分布的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的TiCxBy關(guān)鍵粒子，故其細(xì)化效果具有高效和抗時(shí)間衰退能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本項(xiàng)目已獲得過(guò)肩發(fā)明專利授權(quán)ZL200810139856.1，攻克了項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，并且已經(jīng)完成工廠中試階段，初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)條件下的合金制備及產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。項(xiàng)目產(chǎn)品有望取代目前市場(chǎng)上含有單一TiB2細(xì)化粒子且粒子易聚集的Al-Ti-B中間合金，應(yīng)用于鋁及其合金制品后，將大幅拓寬其應(yīng)用范圍，市場(chǎng)前景十分看好。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 該作品的發(fā)明的目的：制備一種高效長(zhǎng)效的高品質(zhì)汽車材料用中間合金細(xì)化劑，能夠克服目前市場(chǎng)上Al-Ti-B 中間合金中粒子的聚集問(wèn)題以及Al-Ti-C中間合金中形核粒子TiCx的嚴(yán)重衰退問(wèn)題。 創(chuàng)新點(diǎn)：首次發(fā)現(xiàn)了B或N的摻雜可以大大提高TiCx結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與形核能力，并且利用多相熔體微觀反應(yīng)異類原子摻雜機(jī)制使制備的Al-Ti-C-B中間合金中含有大量彌散分布結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的TiCxBy（x+y<1）關(guān)鍵粒子，進(jìn)而大大提高了細(xì)化劑的形核和抗衰退能力。 技術(shù)關(guān)鍵：（1）硼元素?fù)诫s對(duì)TiCx結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系及TiCxBy粒子的合成技術(shù)；（2）多相金屬熔體微觀反應(yīng)機(jī)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(duì)鋁及其合金的細(xì)化工藝技術(shù)及細(xì)化效果的評(píng)定。 主要技術(shù)指標(biāo)：生產(chǎn)出的彌散型Al-Ti-C-B合金，彌散分布著微米級(jí)和亞微米級(jí)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(guò)5微米，其組織中含有板片狀的TiAl3，平均尺寸小于120微米；對(duì)于最難細(xì)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(lái)的350微米以上細(xì)化到200微米以下，并且在保溫一個(gè)小內(nèi)無(wú)明顯衰退現(xiàn)象。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 項(xiàng)目的創(chuàng)新性、科學(xué)性與先進(jìn)性： （1）首次發(fā)現(xiàn)了B/N的摻雜可大大提高TiCx結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與形核能力。 （2）揭示了微觀反應(yīng)異類原子摻雜機(jī)制。 （3）制備出高效彌散的AlTiCB中間合金，國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)研究生產(chǎn)該中間合金。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 暫無(wú)
作品所處階段
- 項(xiàng)目成功實(shí)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(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實(shí)施許可
作品可展示的形式
- 產(chǎn)品實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本產(chǎn)品主要應(yīng)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(guó)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(jī)械制造等行業(yè)，對(duì)鋁材的應(yīng)用需求迅速增加。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，目前鋁材正朝著大截面、薄壁厚、高尺寸精度、復(fù)雜斷面和精美外觀方向發(fā)展。 本項(xiàng)目產(chǎn)品暫無(wú)相同的生產(chǎn)企業(yè)。主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要來(lái)自本項(xiàng)目產(chǎn)品預(yù)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(ài)達(dá)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(tuán)；濟(jì)南科鑫鋁銅材料加工有限公司等。本產(chǎn)品以其應(yīng)用效果的高效性和穩(wěn)定性，產(chǎn)業(yè)化后可迅速進(jìn)入市場(chǎng)，成為鋁鈦硼中間合金的優(yōu)良替代品，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。 本產(chǎn)品目前已經(jīng)完成中試，在未來(lái)兩年內(nèi)能達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)階段。本項(xiàng)目產(chǎn)品以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可在國(guó)內(nèi)大中型汽車輪轂、鋁箔材等企業(yè)獲得推廣應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外主要以Al-Ti-B和Al-Ti-C中間合金對(duì)變形鋁合金進(jìn)行晶粒細(xì)化，尤其是Al-Ti-B中間合金已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，被廣泛的應(yīng)用。但是Al-Ti-B中間合金中的硬質(zhì)粒子TiB2存在嚴(yán)重的聚集傾向，特別是在鋁箔材生產(chǎn)的過(guò)程中，這些尺寸較大的硬質(zhì)粒子團(tuán)不僅在軋輥表面產(chǎn)生劃痕影響設(shè)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(yán)重聚集問(wèn)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(yīng)形成Al4C3，導(dǎo)致細(xì)化效果急劇衰退；而且Al-Ti-C對(duì)制備條件極其敏感，工藝參數(shù)稍有變動(dòng)，細(xì)化效果就出現(xiàn)較大差異。因此國(guó)內(nèi)外在這方面開(kāi)展了長(zhǎng)期的探索和研究，尋求一種理想的中間合金細(xì)化劑，不僅能有效的解決以上兩種中間合金存在的問(wèn)題，而且具備良好的細(xì)化效果。 專利（一種新型中間合金細(xì)化劑，1993，申請(qǐng)?zhí)朇N1088996A和四元晶粒細(xì)化劑及其制造方法，1990，申請(qǐng)?zhí)?0105092.X）都曾報(bào)道過(guò)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(lái)的中間合金雖然抗時(shí)間衰減性能較好，但是其細(xì)化效果并不理想，并且沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。也有學(xué)者報(bào)道（北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)，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(kāi)發(fā)的一種材料，至今國(guó)內(nèi)為均未見(jiàn)對(duì)該材料的制備工藝及其應(yīng)用于變形鋁合金細(xì)化處理的報(bào)道。因此，開(kāi)展該課題項(xiàng)目的研究，可以解決鋁合金鑄造加工過(guò)程中的細(xì)化強(qiáng)化問(wèn)題，為推動(dòng)鋁合金材料的應(yīng)用和發(fā)展開(kāi)辟?gòu)V闊的應(yīng)用前景，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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