一種熔煉鋁合金的方法及其制備的鋁合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金熔煉領(lǐng)域，具體地涉及一種熔煉鋁合金的方法及其制備的鋁合金。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁是地殼中蘊(yùn)藏最豐富的金屬元素；鋁的密度小，塑性高，延展性好，具有良好的鑄造性能，表面有致密的氧化膜保護(hù)，抗腐蝕性能好。鑄造鋁合金是在純鋁的基礎(chǔ)上加入其他金屬或非金屬元素，不僅保持了純鋁的基本性能，而且由于合金化及熱處理的作用，使鋁合金具有良好的綜合性能。鋁硅鑄造合金是以硅為主要二級(jí)元素，一般Si量控制在4%?22%, Al-Si系合金具有良好的鑄造性能(如流動(dòng)性、收縮率、抗熱裂性、氣密性等)。A356合金屬于Al-Si系合金，由于其具有優(yōu)良的綜合性能，被廣泛用于鑄造各種殼體零件、汽車車輪、飛機(jī)的泵體、飛機(jī)配件、汽車變速箱、轎車底板配件等。
[0003]目前國際汽車行業(yè)中，經(jīng)常采用A356鋁合金來鑄造各種車輪。A356鋁合金是Al-S1-Mg系合金，其主要組織是初生α-Al和共晶組織(α-ΑΙ+共晶娃)，其中共晶娃呈現(xiàn)粗大針狀，這種粗針狀組織將會(huì)嚴(yán)重割裂基體降低合金的機(jī)械性能。因此需要進(jìn)行變質(zhì)處理，來改善其組織形貌，進(jìn)而提高合金的機(jī)械性能。本發(fā)明就是為了開發(fā)出新型的變質(zhì)劑。因此，目前迫切需要一種符合Α356.2合金化學(xué)要求并且提高其組織結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步提高其力學(xué)性能，使其達(dá)到車輪生產(chǎn)的要求的細(xì)化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供一種符合Α356.2合金化學(xué)要求并且提高其組織結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步提高其力學(xué)性能，使其達(dá)到車輪生產(chǎn)的要求的細(xì)化劑。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下的技術(shù)方案:
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鋁合金細(xì)化劑，其特征在于，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)所述的鋁合金細(xì)化劑是包括40-60份的Zr、25-45份的Cu、l_15份的Al、l_10份的Pd和1-10份的Nb的非晶合金。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的鋁合金細(xì)化劑以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括50份的Zr、35份的Cu、7份的Al、5份的Pd和3份的Nb。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的鋁合金細(xì)化劑是通過快速冷卻來制備的。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的快速冷卻是將鋯、銅、鋁、鈀和鈮在900-1000°C的溫度下熔化，并且通過單輥甩帶機(jī)制備而成。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的鋁合金細(xì)化劑是通過以下的方法來制備的:
[0011](I)將純金屬鋯、銅、鋁、鈀和鈮按一定比例混合，在真空電弧爐中預(yù)抽真空至10_3Pa以下，充入氬氣(優(yōu)選地，分壓0.02-0.05MPa)后進(jìn)行熔煉，反復(fù)熔煉5次，制得成分均勻的母合金；以及
[0012](2)將步驟(I)中所述母合金破碎成小塊，置于石英管內(nèi)，單輥甩帶機(jī)預(yù)抽真空至10_3Pa以下，充入氬氣(優(yōu)選地，分壓0.05-0.1MPa)后用感應(yīng)加熱將石英管中的母合金熔化，液體合金溫度為900-1000 °C，調(diào)整銅輥轉(zhuǎn)速3000-4000r/min，用氬氣將液體合金噴出至銅輥表面，制得非晶態(tài)合金條帶。
[0013]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了制備前文所述的鋁合金細(xì)化劑的方法，其特征在于，所述的方法包括步驟:
[0014](I)將純金屬鋯、銅、鋁、鈀和鈮按一定比例混合，在真空電弧爐中預(yù)抽真空至10_3Pa以下，充入氬氣(優(yōu)選地，分壓0.02-0.05MPa)后進(jìn)行熔煉，反復(fù)熔煉5次，制得成分均勻的母合金；以及
[0015](2)將步驟(I)中所述母合金破碎成小塊，置于石英管內(nèi)，單輥甩帶機(jī)預(yù)抽真空至10_3Pa以下，充入氬氣(優(yōu)選地，分壓0.05-0.1MPa)后用感應(yīng)加熱將石英管中的母合金熔化，液體合金溫度為900-1000 °C，調(diào)整銅輥轉(zhuǎn)速3000-4000r/min，用氬氣將液體合金噴出至銅輥表面，制得非晶態(tài)合金條帶。
[0016]在本發(fā)明的其他方面，還提供了以下的技術(shù)方案:
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熔煉鋁合金的方法，其特征在于，該方法包括使用細(xì)化劑處理鋁合金的步驟，并且所述的細(xì)化劑是鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶合金，其特征在于，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)所述的非晶合金包括40-60份的Zr、25-45份的Cu、l_15份的Al、1-10份的Pd和1-10份的Nb ;優(yōu)選地，所述的非晶合金以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括50份的Zr、35份的Cu、7份的Al、5份的Pd和3份的Nb。
[0018]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶合金是通過快速冷卻來制備的；優(yōu)選地，所述的快速冷卻是將鋯、銅、鋁、鈀和鈮在……溫度下熔化，并且通過單輥甩帶機(jī)制備而成。
[0019]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，所述的鋯-銅-銷-鈕-鈮非晶合金是通過以下的方法來制備的:
[0020](I)將純金屬鋯、銅、鋁、鈀和鈮按一定比例混合，在真空電弧爐中預(yù)抽真空至10_3Pa以下，充入氬氣(分壓0.02-0.05MPa)后進(jìn)行熔煉，反復(fù)熔煉5次，制得成分均勻的母合金；以及
[0021](2)將步驟(I)中所述母合金破碎成小塊，置于石英管內(nèi)，單輥甩帶機(jī)預(yù)抽真空至KT3Pa以下，充入氬氣(分壓0.05-0.1MPa)后用感應(yīng)加熱將石英管中的母合金熔化，液體合金溫度為900-1000°C，調(diào)整銅輥轉(zhuǎn)速3000-4000r/min，用氬氣將液體合金噴出至銅輥表面，制得非晶態(tài)合金條帶。
[0022]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，在細(xì)化處理中，按照待處理鋁合金的重量的0.15?0.80wt%加入鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶合金。
[0023]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，在細(xì)化處理中包括步驟:(1)將待處理鋁合金在750-800攝氏度下進(jìn)行熔化，并除渣除氣；以及(2)按照待處理鋁合金的重量的0.15?0.80wt%加入鋯-銅-銷-鈕-鈮非晶合金，保溫5-120分鐘，并進(jìn)行除氣。
[0024]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，步驟⑴中的熔化溫度是790攝氏度，步驟⑵中按照待處理鋁合金的重量的0.20wt%加入鋯-銅-銷-鈕-鈮非晶合金。
[0025]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，步驟⑴中的熔化溫度是790攝氏度，步驟⑵中按照待處理鋁合金的重量的0.60wt%加入鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶合金。
[0026]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，步驟⑵中保溫5-120分鐘；例如，保溫5、10、30、45或者60分鐘。
[0027]在本發(fā)明其他的方面，還提供了按照前文所述的方法制備得到的鋁合金。
[0028]在本發(fā)明其他的方面，還提供了前文所述的鋁合金在鑄造鋁合金車輪中的用途。
[0029]在本發(fā)明的其他方面，提供了以下的技術(shù)方案:
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種添加鋯-銅-銷-鈕-鈮非晶條帶中間合金變質(zhì)處理A356鋁合金的工藝方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0031]步驟一、利用單輥甩帶機(jī)制備鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶條帶:按照Zr的原子百分比為40% -60%,Cu的原子百分比為25% -45%,Al的原子百分比為1% -15%，Pd的原子百分比為l%-10%，Nb的原子百分比為1%-10%配置原料，首先將該原料放在非自耗電弧熔煉爐中進(jìn)行熔煉，然后將該熔煉后的合金放于單輥甩帶機(jī)中制備出鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶條帶；
[0032]步驟二、熔煉精煉:以A356鋁合金為合金原料，A356鋁合金化學(xué)成分要求如表I所示，以步驟一制得的鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶條帶作為中間合金，將A356鋁合金放入電阻爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為750-800°C，在該熔煉溫度下放入合金原料保溫30-50min至A356合金原料完全熔化，除渣攪拌30S，通入Ar氣、隊(duì)或其他惰性氣體3_30min進(jìn)行除氣，保溫5-15min后除渣；按照合金原料的質(zhì)量百分比為0.2-0.6%加入步驟一制得的鋯-銅-鋁-鈀-鈮非晶條帶，在750-800°C保溫5-120min ;保溫過程中通入Ar氣、隊(duì)或其他惰性氣體3-30min進(jìn)行除氣，保溫結(jié)束后，除渣攪拌3_5min后取出坩禍放于空氣中。
[0033]步驟三、重力鑄造:待鋁熔體溫度為700-750°C時(shí)，除渣，將鋁熔體澆鑄于預(yù)熱至200°C的鑄鐵模具中，自然空冷后形成鋁合金棒材；
[0034]步驟四、熱處理:將鑄鐵模具中的鋁合金棒材進(jìn)行熱處理，包括，
[0035]固溶處理:將該鋁合金棒材在為535±5°C的熱處理爐中保溫2?6小時(shí)，保溫結(jié)束后在20S內(nèi)轉(zhuǎn)移至70-90°C的熱水中進(jìn)行淬火處理，棒材在熱水中停留2-5min取出；
[0036]時(shí)效處理:淬火處理結(jié)束后，將棒材轉(zhuǎn)移至130_160°C之間的熱處理爐中保溫3?12小時(shí)，空冷。
[0037]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了根據(jù)前文所述鋯-銅-銷-鈕-鈮非