本發(fā)明涉及鋁合金加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝。

背景技術(shù)：

當(dāng)今，隨著航空航天、汽車、國(guó)防等高科技領(lǐng)域的高速發(fā)展，不僅要求結(jié)構(gòu)材料輕量化，而且對(duì)其綜合性能的要求也越來(lái)越高。鋁合金是非常重要的結(jié)構(gòu)材料和輕量化材料。隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)高韌鋁合金結(jié)構(gòu)材料的需求日益增大。無(wú)論是鑄造鋁合金還是變形鋁合金都需要經(jīng)過(guò)從熔體凝固形成鑄態(tài)組織的過(guò)程。凝固組織直接影響后續(xù)的加工工序的效率和成本，最終關(guān)系產(chǎn)品在使用過(guò)程中的質(zhì)量、壽命及全服役周期的成本等。因此，以液態(tài)和凝固組織調(diào)控為起點(diǎn)的組織調(diào)控是金屬材料性能優(yōu)化和強(qiáng)化的重要途徑，同時(shí)貫穿合金設(shè)計(jì)、加工和制備的全流程。合金凝固組織的結(jié)構(gòu)特征來(lái)源于晶體相從熔體中形核長(zhǎng)大的過(guò)程，因此，凝固組織調(diào)控的重點(diǎn)是如何有目的的控制晶體相在熔體中的形核和長(zhǎng)大。影響晶體相形核的方式主要是在熔體中添加形核孕育劑或者細(xì)化劑，促進(jìn)熔體中的異質(zhì)形核。在鑄造鋁合金生產(chǎn)過(guò)程中，鑄態(tài)組織粗大，需要經(jīng)孕育處理細(xì)化微觀組織并提高綜合力學(xué)性能。孕育處理技術(shù)不僅可以顯著的提高鑄造鋁合金力學(xué)性能,還會(huì)對(duì)變形鋁合金的塑性成型組織產(chǎn)生重要積極影響，從而滿足對(duì)高性能鋁合金的需求。

目前主流鋁合金的孕育劑如：al-ti-b、al-ti-c、al-ti-c-b等孕育劑都含ti元素，在對(duì)鋁合金中含硅量大于4％的合金孕育(變質(zhì))處理時(shí)，ti元素會(huì)與si元素發(fā)生反應(yīng)生成tisi、tisi2和ti5si3等相而產(chǎn)生毒化作用，組織細(xì)化效率大幅降低，al-b變質(zhì)劑對(duì)于不含ti元素的al-si合金體系細(xì)化組織效果優(yōu)異，但是在合金中ti雜質(zhì)含量高于0.04％時(shí)即發(fā)生如al-ti-b等變質(zhì)劑一樣的毒化作用，對(duì)合金體系適用范圍窄，并且對(duì)鋁合金的純凈度要求極高，適用范圍有限。其他變質(zhì)劑或者孕育劑如：al-sr、al-ce、al-la等含有稀土成本較高，并且對(duì)al-si合金組織細(xì)化效果不顯著。因此，急需開(kāi)發(fā)一種適用于多種鋁合金，尤其是適用于含si量高于4％的al-si系合金孕育所需的，低成本、高效的利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將ni、nb、ti表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無(wú)水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的ni、nb、ti按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3pa并充入高純ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開(kāi)磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉次數(shù)大于等于5，每次熔煉2-4min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的al-si-mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟四、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將制得的非晶條帶剪碎后的碎片加入到合金液中，并采用機(jī)械攪拌，在保溫過(guò)程中采用超聲處理120s，促進(jìn)非晶的均勻分散，保溫時(shí)間為8-12min；

d、對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，攪拌完畢后澆鑄到金屬型模具內(nèi)，得到細(xì)化完成的鋁合金；

所述孕育處理后的鋁合金組織和力學(xué)性能均得到了優(yōu)化：

a、在最佳的孕育工藝下(孕育劑添加量0.05wt.％，孕育時(shí)間10min)，晶粒尺寸由原來(lái)的800-1000μm減小到了大約150μm，減小了近5倍；

b、在最佳的孕育工藝下(孕育劑添加量0.05wt.％，孕育時(shí)間10min)，合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變由未孕育合金的170.33mpa、289.05mpa和13.70％，分別提高到了228.46mpa、348.20mpa和18.55％，分別比未孕育合金提高了34.13％、20.46％和35.40％。

優(yōu)選的，所述銅模具的尺寸為7mm，所用金屬模的尺寸為200mm×150mm×12mm。

優(yōu)選的，所述非晶條帶的制備具體包括以下步驟：

a、將非晶合金料棒放置于石英坩堝中，抽真空到6.0×10^-3pa；

b、向爐中充入0.6個(gè)大氣壓的ar氣，再向噴注瓶中充入1.6個(gè)大氣壓的ar氣，使得壓差在0.9-1.1個(gè)大氣壓；

c、當(dāng)高速銅輥輪模具轉(zhuǎn)速為3000r/min后打開(kāi)中頻感應(yīng)電源，熔化棒料，最后將熔化的合金液噴注在高速銅輥輪模具上，制得寬為1-2mm，厚35-45μm非晶條帶。

優(yōu)選的，所述非晶合金料棒為ni60nb25ti15料棒。

優(yōu)選的，所采用的攪拌工藝是機(jī)械攪拌。

優(yōu)選的，在保溫過(guò)程中用超聲處理120s。

優(yōu)選的，所述步驟四中的保溫時(shí)間為10min。

優(yōu)選的，所述步驟四中非晶條帶的質(zhì)量百分比為0.05wt.％。

本發(fā)明的技術(shù)方案，利用非晶合金的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)和非晶晶化的物理特性，使用非晶合金作為孕育劑進(jìn)行細(xì)化，非晶合金在孕育過(guò)程中成本比稀土變質(zhì)劑低，大幅提高鋁合金強(qiáng)韌性，且孕育高效、成本低廉，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力和價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是未孕育al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖2是ninbti非晶合金0.01wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖3是ninbti非晶合金0.03wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖4是ninbti非晶合金0.05wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖5是ninbti非晶合金0.1wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖6是未孕育al-si-mg合金的高倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖7是ni60nb25ti15非晶合金0.01wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖8是ni60nb25ti15非晶合金0.03wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖9是ni60nb25ti15非晶合金0.05wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖10是ni60nb25ti15非晶合金0.1wt.％添加量孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織晶相圖；

圖11是未孕育合金和不同添加量的ni60nb25ti15非晶合金孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的室溫工程應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；

圖12是為ni60nb25ti15非晶合金孕育亞共晶al-si-mg合金的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)表。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將ni、nb、ti表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無(wú)水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的ni、nb、ti按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3pa并充入高純ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開(kāi)磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉5次，每次熔煉3min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的al-si-mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟四、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將制得的非晶條帶剪碎后的碎片加入到合金液中，并采用機(jī)械攪拌，在保溫過(guò)程中采用超聲處理120s，促進(jìn)非晶的均勻分散，保溫時(shí)間為10min；

d、對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，攪拌完畢后澆鑄到金屬型模具內(nèi)，得到細(xì)化完成的鋁合金。

其中，所述銅模具的尺寸為7mm，所用金屬模的尺寸為200mm×150mm×12mm。

其中，所述非晶條帶的制備具體包括以下步驟：

a、將非晶合金料棒放置于石英坩堝中，抽真空到6.0×10^-3pa；

b、向爐中充入0.6個(gè)大氣壓的ar氣，再向噴注瓶中充入1.6個(gè)大氣壓的ar氣，使得壓差在1個(gè)大氣壓；

c、當(dāng)高速銅輥輪模具轉(zhuǎn)速為3000r/min后打開(kāi)中頻感應(yīng)電源，熔化棒料，最后將熔化的合金液噴注在高速銅輥輪模具上，制得寬為1mm，厚35μm非晶條帶。

其中，所述非晶合金料棒為ni60nb25ti15料棒。

其中，所述步驟四中非晶條帶的質(zhì)量百分比為0.01wt.％。

其中，步驟四中所述的攪拌為機(jī)械攪拌。

ni60nb25ti15料棒對(duì)鋁合金具有少量孕育效果更佳的作用，在添加0.01wt.％孕育細(xì)化10min處理鋁合金時(shí)得到較好的力學(xué)性能，細(xì)化前的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為170.33mpa、289.05mpa和13.70％，細(xì)化后的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為215.08mpa、322.64mpa和16.16％，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別提高了26.27％、11.62％和17.96％。

實(shí)施例2：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將ni、nb、ti表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無(wú)水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的ni、nb、ti按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3pa并充入高純ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開(kāi)磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉5次，每次熔煉3min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的al-si-mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟四、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將制得的非晶條帶剪碎后的碎片加入到合金液中，并采用機(jī)械攪拌，在保溫過(guò)程中采用超聲處理120s，促進(jìn)非晶的均勻分散，保溫時(shí)間為10min；

d、對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，攪拌完畢后澆鑄到金屬型模具內(nèi)，得到細(xì)化完成的鋁合金。

其中，所述銅模具的尺寸為7mm，所用金屬模的尺寸為200mm×150mm×12mm。

其中，所述非晶條帶的制備具體包括以下步驟：

a、將非晶合金料棒放置于石英坩堝中，抽真空到6.0×10^-3pa；

b、向爐中充入0.6個(gè)大氣壓的ar氣，再向噴注瓶中充入1.6個(gè)大氣壓的ar氣，使得壓差在1個(gè)大氣壓；

c、當(dāng)高速銅輥輪模具轉(zhuǎn)速為3000r/min后打開(kāi)中頻感應(yīng)電源，熔化棒料，最后將熔化的合金液噴注在高速銅輥輪模具上，制得寬為1mm，厚35μm非晶條帶。

其中，所述非晶合金料棒為ni60nb25ti15料棒。

其中，所述步驟四中非晶條帶的質(zhì)量百分比為0.03wt.％。

其中，步驟四中所述的攪拌為機(jī)械攪拌。

ni60nb25ti15料棒對(duì)鋁合金具有少量孕育效果更佳的作用，在添加0.03wt.％孕育細(xì)化10min處理鋁合金時(shí)得到較好的力學(xué)性能，細(xì)化前的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為170.33mpa、289.05mpa和13.70％，細(xì)化后的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為223.06mpa、328.15mpa和17.78％，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別提高了30.96％、13.53％和29.78％。

實(shí)施例3：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將ni、nb、ti表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無(wú)水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的ni、nb、ti按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3pa并充入高純ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開(kāi)磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉5次，每次熔煉3min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的al-si-mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟四、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將制得的非晶條帶剪碎后的碎片加入到合金液中，并采用機(jī)械攪拌，在保溫過(guò)程中采用超聲處理120s，促進(jìn)非晶的均勻分散，保溫時(shí)間為10min；

d、對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，攪拌完畢后澆鑄到金屬型模具內(nèi)，得到細(xì)化完成的鋁合金。

其中，所述銅模具的尺寸為7mm，所用金屬模的尺寸為200mm×150mm×12mm。

其中，所述非晶條帶的制備具體包括以下步驟：

a、將非晶合金料棒放置于石英坩堝中，抽真空到6.0×10^-3pa；

b、向爐中充入0.6個(gè)大氣壓的ar氣，再向噴注瓶中充入1.6個(gè)大氣壓的ar氣，使得壓差在1個(gè)大氣壓；

c、當(dāng)高速銅輥輪模具轉(zhuǎn)速為3000r/min后打開(kāi)中頻感應(yīng)電源，熔化棒料，最后將熔化的合金液噴注在高速銅輥輪模具上，制得寬為1mm，厚35μm非晶條帶。

其中，所述非晶合金料棒為ni60nb25ti15料棒。

其中，所述步驟四中非晶條帶的質(zhì)量百分比為0.05wt.％。

其中，步驟四中所述的攪拌為機(jī)械攪拌。

ni60nb25ti15料棒對(duì)鋁合金具有少量孕育效果更佳的作用，在添加0.05wt.％孕育細(xì)化10min處理鋁合金時(shí)得到最佳的力學(xué)性能，細(xì)化前的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為170.33mpa、289.05mpa和13.70％，細(xì)化后的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為228.46mpa、348.20mpa和18.55％，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別提高了34.13％、20.46％和35.40％。

實(shí)施例4：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的攪拌分散工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將ni、nb、ti表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無(wú)水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的ni、nb、ti按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3pa并充入高純ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開(kāi)磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉5次，每次熔煉3min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的al-si-mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟四、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023k；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將制得的非晶條帶剪碎后的碎片加入到合金液中，并采用機(jī)械攪拌，在保溫過(guò)程中采用超聲處理120s，促進(jìn)非晶的均勻分散，保溫時(shí)間為10min；

d、對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，攪拌完畢后澆鑄到金屬型模具內(nèi)，得到細(xì)化完成的鋁合金。

其中，所述銅模具的尺寸為7mm，所用金屬模的尺寸為200mm×150mm×12mm。

其中，所述非晶條帶的制備具體包括以下步驟：

a、將非晶合金料棒放置于石英坩堝中，抽真空到6.0×10^-3pa；

b、向爐中充入0.6個(gè)大氣壓的ar氣，再向噴注瓶中充入1.6個(gè)大氣壓的ar氣，使得壓差在1個(gè)大氣壓；

c、當(dāng)高速銅輥輪模具轉(zhuǎn)速為3000r/min后打開(kāi)中頻感應(yīng)電源，熔化棒料，最后將熔化的合金液噴注在高速銅輥輪模具上，制得寬為1mm，厚35μm非晶條帶。

其中，所述非晶合金料棒為ni60nb25ti15料棒。

其中，所述步驟四中非晶條帶的質(zhì)量百分比為0.1wt.％。

其中，步驟四中所述的攪拌為機(jī)械攪拌。

ni60nb25ti15料棒對(duì)鋁合金具有少量孕育效果更佳的作用，在添加0.05wt.％孕育細(xì)化10min處理鋁合金時(shí)得到較好的力學(xué)性能，細(xì)化前的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為170.33mpa、289.05mpa和13.70％，細(xì)化后的鋁合金其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為226.21mpa、336.92mpa和16.39％，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別提高了32.81％、16.56％和19.64％。

圖1-5是未孕育處理合金和添加不同含量的ninbti非晶合金孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的低倍鑄態(tài)組織圖。由圖可以看出，當(dāng)添加不同含量ninbti非晶合金之后，al-si-mg合金中的α-al枝晶明顯得到細(xì)化改善，并未出現(xiàn)粗大的α-al枝晶，由圖1中出現(xiàn)的較大且尺寸大小不一，分布極不均勻的α-al枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小，尺寸差異小，分布較均勻的α-al枝晶，且枝晶化減弱。由圖2、3、4、和5可以看出，他們組織變化幾乎一致，但它們相互之間的差異較小，尤其是圖2、3和5。由此說(shuō)明，不同含量的ninbti非晶合金對(duì)亞共晶al-si-mg合金組織中的α-al枝晶都能起到明顯的細(xì)化效果。值得指出的是，在添加0.01wt.％極其少量的情況下，如圖2所示，也能對(duì)al-si-mg合金的組織起到顯著的細(xì)化。此外，當(dāng)添加0.05wt.％ninbti非晶合金時(shí)，如圖4所示，其組織中α-al枝晶細(xì)化明顯要優(yōu)越其他添加量孕育處理的合金組織，其表現(xiàn)出更加細(xì)小，尺寸差異更小，枝晶臂之間距離更小，分布更加均勻的α-al枝晶。由此可見(jiàn)，ninbti非晶合金對(duì)亞共晶al-si-mg合金組織中α-al枝晶具有非常顯著的細(xì)化效果，并且在添加0.05wt.％孕育10min時(shí)能夠取得更加優(yōu)異的合金組織。

圖6-10為添加不同含量的ni60nb25ti15非晶合金以及不同孕育時(shí)間處理亞共晶al-si-mg合金的高倍鑄態(tài)組織圖。由圖可以更加清晰直觀的看出添加zr系非晶之后亞共晶al-si-mg合金中α-al枝晶的典型演變過(guò)程。在未孕育處理的al-si-mg合金中，α-al枝晶臂粗大，尺寸差異明顯，分布極不均勻，如圖6所示。在添加ni60nb25ti15非晶合金孕育處理后，α-al枝晶明顯得到細(xì)化，尺寸差異較小且分布更加均勻。圖7和8分別為添加0.01wt.％和0.03wt.％孕育1min的組織照片，其α-al枝晶尺寸都明顯變小，分布均勻。在添加0.05wt.％孕育10min時(shí)，α-al晶粒還表現(xiàn)出一定尺寸且細(xì)長(zhǎng)的枝晶，且尺寸更小，分布十分均勻。當(dāng)添加0.1wt.％孕育處理時(shí)，孕育處理的合金組織中開(kāi)始出現(xiàn)較大尺寸的α-al枝晶，尺寸差異明顯，且分布不均，此變化現(xiàn)象以及規(guī)律與低倍組織中α-al晶粒的變化現(xiàn)象一樣，并同樣指出在添加量為0.1wt.％時(shí)，ni系非晶的孕育效果已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)衰退。在添加0.05wt.％孕育處理10min時(shí)α-al枝晶形貌更加規(guī)則，枝晶化較弱，尺寸更小，此種組織的合金在受外力作用時(shí)不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，有利于合金力學(xué)性能的提升。

圖11為未孕育合金和不同添加量的ni60nb25ti15非晶合金孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金的室溫工程應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。由圖可以明顯看出，孕育處理合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變均明顯優(yōu)于未孕育合金，添加ni60nb25ti15非晶合金孕育處理的合金力學(xué)性能提升非常顯著。其中，未孕育合金和經(jīng)孕育處理后合金的具體拉伸性能數(shù)據(jù)如圖12所示。當(dāng)添加0.01wt.％ni60nb25ti15非晶合金孕育處理al-si-mg合金10min時(shí)(如圖11曲線b)，其室溫抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為322.64mpa和16.16％，分別比未孕育合金提高了11.62％和17.96％；當(dāng)添加量增加到0.03wt.％時(shí)，其室溫拉伸曲線如圖c所示，孕育合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為328.15mpa和17.78％，分別比未孕育合金(289.05mpa和13.7％)提高了13.53％和29.78％，當(dāng)添加量進(jìn)一步增加到0.05wt.％孕育10min處理亞共晶al-si-mg合金時(shí)，其室溫拉伸曲線如曲線d所示，其抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為348.20mpa和18.55％，分別比未孕育合金提高了20.46％和35.40％；當(dāng)添加量增加到0.10wt.％時(shí)，如曲線e所示，此孕育合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變分別為336.92mpa和16.39％，分別比未孕育合金提高了16.56％和19.64。由上可知，在添加少量(0.01wt.％)ni60nb25ti15非晶合金孕育10min處理al-si-mg合金后，其抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變均有明顯提高，并隨著添加量的增加，孕育合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變均呈現(xiàn)逐漸增加后下降的變化趨勢(shì)，并在添加0.05wt.％ni60nb25ti15非晶合金孕育10min處理合金時(shí)，能夠得到最佳的綜合力學(xué)性能。可知ni60nb25ti15非晶合金孕育處理亞共晶al-si-mg合金的最佳孕育工藝是：孕育劑加入量是0.05wt.％；孕育時(shí)間10min。

基于上述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，顯著細(xì)化了α-al枝晶，并提高了鋁合金的強(qiáng)塑性，非晶合金加入亞共晶al-si-mg合金熔體中迅速晶化成納米尺寸晶化相，增加形核位置及形核率，大幅增加α-al相的形核數(shù)量，得到尺寸更小，數(shù)量更多的α-al晶粒，通過(guò)二維錯(cuò)配度公式計(jì)算出非晶合金晶化相與α-al相的錯(cuò)配度值，ni系非晶合金晶化后的niti相，與結(jié)晶相α-al的二維錯(cuò)配度值為5.56，小于12，非晶合金晶化后的niti晶化相能夠作為α-al枝晶的有效異質(zhì)形核核心，細(xì)化α-al相，孕育細(xì)化后的鋁合金能夠取得更佳的組織及綜合力學(xué)性能。

顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。