Al-Ti-B中间合金生产过程中，不同程度地出现黑色夹渣及氧化物夹杂，它是影响A1-Ti-B中间合金细化能力的主要缺陷之一，会给用户造成产品夹渣缺陷。夹渣是国产Al-Ti-B中间合金丝质量不稳定的重要原因。本文分析了Al-Ti-B中间合金中夹渣的形成过程及应采取的措施。
1 铝热还原法生产Al-Ti-B的工艺
用该种方法生产Al-Ti-B中间合金，是把铝加热到熔化温度，在对熔体强烈搅拌情况下加入碱金属的氟硼酸盐和氟钛酸盐。若在感应炉内生产，熔体可强行连续搅拌。用这种方法制备的Al-Ti-B中间合金的金属间化合物TiAl3呈块状。
反应中产生大量液态渣，它与铝有极好的润湿性，给除渣工作带来极大困难，同时放出大量的氟化物等有害气体，严重污染环境并对人身和设备有害，而且使一部分铝变成AlF3，从而增加了铝耗。
作者对此工艺进行了研究，成功地生产出高效、洁净、稳定性好的Al-Ti-B中间合金，钛的实收率高达95%，硼的实收率达90%左右。具体工艺如下：将铝熔化并升温到780～850℃(熔体温度的高低依Ti含量而定)，将需要量的K2TiF6和KBF4均匀混合，分批加入。每添加一次要进行强烈搅拌，熔炼时间为30～45min，温度在860℃以下。
2非金属夹渣的形成机理
2．1熔渣的形成
目前，Al-Ti-B中间合金中的夹渣问题，在国内尚未很好解决，有关这方面的研究报道不多。下面就铝热还原法制A1-Ti-B中间合金产生夹渣的过程进行分析。向铝熔体中加入 K2TiF6 KBF4后发生下列反应：
3K2TiF6+13Al→3TiAl3+6KF+4AlF3↑+Q (1)
6KBF4+3K2TiF6+10Al→3TiB2+10AlF3↑+12KF+Q(2)
3K2TiF6+6KBF4+10Al+3TiB2+9KAlF4+K3AlF6+Q(3)
这三个反应是同时进行的。
最上层是氟盐区，最下层是铝熔体区，中间是铝熔体与氟盐接触渗透的界面，化学反应在这里进行，是反应区。在反应区内各部分的组成与浓度并不均匀。KBF4和Al占优势的地方，以(2)式反应为主；K2TiF6和Al占优势的地方，以(1)式反应为主；三者混合均匀的地方，以(3)式为主[1]。反应中产生的TiAl3、TiB2是合金中的需要相，而K3AlF6和KAlF4就是多余的夹渣，见图2。
在加料阶段图2(A)，随着氟硼酸钾和氟钛酸钾加入，开始同铝反应。图2(B)是加料完毕，此时已有明显的氟盐区和反应区，且氟盐区呈中凸状，此后的反应因放出大量热量而加速，随着反应进行，生成物TiAl3、TiB2、K3AlF6开始在三个区内扩散溶解，氟盐区逐渐减少。图2(C)是反应完毕后，反应区和氟盐区消失，取而代之的是熔渣区。此熔渣区的主要成分为KAlF4，同时还含有少量TiAl3、TiB2、KAlF6以及其它夹杂的少数相。熔渣区和铝溶体区互不浸润，有明显的分界。其它少数相开始在两大相之间重新分配。图2(D)的主要过程是扩散，扩散的原因有二，一是浓度扩散，TiAl3、TiB2、K3AlF6等根据它们在熔渣区和铝熔体区的不同溶解度而向二者中扩散，最后达到平衡。熔渣区的主要成分KAlF4也会有部分混入铝熔体。二是重力扩散，比重高于铝熔体的渣子会下沉到坩埚底部。图2(E)是扩散完毕，TiAl3、TiB2进入铝熔体，同时还混有部分K3AlF6、KAlF4及其它杂质。而熔渣区以KAlF4为主，也有少量TiAl3、TiB2、K3A1F6。坩埚内又分为三层。上层是密度较小的稀渣，以KAlF4为主，中间是Al-Ti-B中间合金，下部是密度较大的稠渣。稀渣和下部的稠渣容易除去，关键是熔于Al-Ti-B中间合金中的夹渣。作者对渣的主要成分进行了X射线分析，发现熔渣的主要成分KAlF4,且混有少量K3AlF6和氧化物。其化学成分分析情况见表1。
2.2 氧化物夹渣的形成
熔体中的氧化物夹渣一部分来源于炉料，而大部分则是在熔铸过程中形成的。炉料的品位不同，其纯净度也不同，即使同一等级的铝锭，因槽号不同，含夹渣的量也不同：
槽号： 1 2 3 4 5
ω(Al2O3)： 0．020 0．040 0．027 0．033 0．070
在熔铸过程中形成的氧化物，根据其形成的时间不同，可把它们分为一次氧化夹渣和二次氧化夹渣。前者是在浇铸前形成的，后者是在浇铸过程中形成的。特别是当炉料或加入的氟盐中含有水分时，铝和水气反应生成Al2O3，造成大量的夹渣。
铝液的洁净程度与熔炉类型和加热方式有很大的关系。电阻炉熔化比油炉熔化条件好，前者金属液面上的水气不超过0．8%，后者可达16．4%。工频感应炉熔化速度快，所获得的铝液氧化夹渣少一些。
采用熔剂覆盖，以防止铝液与炉气有较多的接触，可有效地减少铝液中氧化夹渣。
在生产Al-Ti-B中间合金的过程中，炉衬的侵蚀、脱落，会严重地污染合金，反应如下：
2Al+3MeO=Al2O3+3Me
Mg+MeO=MgO+Me
式中：Me——某种金属元素。
对大部分耐火材料(包括Ca、Mg、Al、Si、Fe等)的氧化物，若其生成热低于Al2O3的生成热，则在熔化过程中，将炉衬分解。图3是我厂熔铝用工频感应炉的炉衬成分(a)及使用一个半月后(b)炉衬(靠铝液的一面)化学成分的变化。
铝液温度越高，过热度越大，污染就越严重；在炉内停留时间越长，渗入的杂质物就越多。快速熔化，缩短静置时间，有利于获得更洁净的铝液。搅拌时应小心，尽量在不破坏表面膜的情况下进行操作。此外，冷的中间包、流槽、工具等的表面，常常吸附有水份，也会与铝熔体反应生成氧化物。
2．3 Al-Ti-B中间合金中常见的夹渣
Al-Ti-B中间合金中常见的夹渣列于表2。
3 采取的措施
(1)当铝熔体同氟盐反应完毕后，表面形成一层密度较小的稀渣，主要是KAlF4，且混有微量的K3AlF6、氧化物、TiAl3和TiB2。这层熔渣容易除掉，反应完毕倾炉倒出。同时用耙子将熔体表面的渣子扒净。
(2)用熔剂对Al-Ti-B中间合金熔体进行精炼，熔剂内一般含有NaF、Na3AlF6、CaF2等，它们增加了熔剂—铝熔体之间的表面张力，提高熔剂的分离性。
(3)电磁搅拌能够除去熔体中的夹渣，在磁场强度为0．24T的交流磁场下搅拌3min，除渣效果明显。并且电磁搅拌能够改善TiB2和TiAl3的分布形态，从而大大提高金属的纯净度，进一步提高中间合金对铝的细化能力。
(4)在熔体的转注过程中，用1．0mmxl．0mm的玻璃丝布网过滤，可除去较大的夹渣。
(5)熔炼及浇铸过程中，使用的工具应用特殊材料制成，防止杂质元素对熔体的污染。
4 结束语
熔体夹渣是影响Al-Ti-B中间合金细化效果的重要因素，除渣效果主要取决于工艺方法和作业实践。目前平阴铝厂在这方面已取得较大成绩，生产出洁净的、质量稳定的Al-Ti-B中间合金线。