一種鋁合金變質(zhì)劑及變質(zhì)方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于鋁合金材料熔煉與加工領域，特別涉及一種用于A356.2鋁合金精煉的變質(zhì)劑及方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車、航空等制造業(yè)的快速發(fā)展，鋁合金材料由于其材質(zhì)輕、強度高、伸縮率高彈性好等優(yōu)點被廣泛應用。尤其在汽車制造行業(yè)中，采用鋁合金材料制備汽車零部件等是當前汽車實現(xiàn)輕量化的主要手段。A356.2鋁合金屬于重要的工業(yè)材料，在目前國際汽車行業(yè)中，經(jīng)常用來鑄造輪轂。A356.2鋁合金屬于Al-S1-Mg系合金，Si的質(zhì)量含量為6.5%-7.5%，Mg的質(zhì)量含量為0.25%-0.35%，由于Si質(zhì)量含量較高，屬于亞共晶組織，所以通常采用添加細化劑，變質(zhì)劑來達到細化變質(zhì)效果，從而改善合金的組織和性能。
[0003]在A356.2鋁合金輪轂的制造過程中，目前使用最為廣泛的為含Sr的中間合金變質(zhì)劑(Al-1OSr)。與之前Na鹽變質(zhì)劑相比，含Sr變質(zhì)劑變質(zhì)效果時間較長，變質(zhì)效果較好，且在變質(zhì)過程中不產(chǎn)生污染。但在實際鑄造過程中，含Sr變質(zhì)劑變質(zhì)效果并不穩(wěn)定，在添加過程中Sr容易燒損，超過變質(zhì)壽命后變質(zhì)效果急劇衰減；另外，含Sr變質(zhì)劑容易吸氣，從而帶來縮孔等缺陷。
[0004]稀土是目前最具開發(fā)潛力的鋁合金變質(zhì)劑，近年來，一直是鋁合金變質(zhì)方面的研究熱點。我國是稀土產(chǎn)量最大的國家，隨著稀土行業(yè)的蓬勃發(fā)展，輕稀土元素鑭(La)、鈰(Ce)等開發(fā)成本急劇下降，并有望大量應用于鋁合金材料中。稀土元素的添加，首先可以起到凈化熔體作用，其次可以改變共晶硅的生長方向，故具備一定的變質(zhì)作用，而且與Sr相比，變質(zhì)壽命長很多。但是目前來看其變質(zhì)效果仍然不理想，加強稀土元素的變質(zhì)作用一直是多年來研究的重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種新的變質(zhì)試劑及變質(zhì)方法，從而加強了稀土變質(zhì)效果，鑄錠后共晶硅顆粒尺寸有明顯減小，且不差于或優(yōu)于Al-1OSr變質(zhì)劑變質(zhì)效果，熱處理后可得到細小的球狀共晶硅顆粒。為了實現(xiàn)以上的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種A356.2鋁合金變質(zhì)的方法，其特征在于:向A356.2鋁合金中加入0.01%~0.1% (重量百分比)Ce和0.1%-0.2%(重量百分比)Mg，利用Mg促進Ce在A356.2鋁合金中變質(zhì)作用。
[0006]在本發(fā)明的描述中，Al-1OCe合金是指Al和Ce的物質(zhì)的量分數(shù)為100:10的合金。
[0007]除非另外地說明，本發(fā)明描述Al-1OCe合金的重量份數(shù)時，均指以Ce的重量為標準計算的份數(shù)。本發(fā)明描述Al-1OCe合金所占的重量百分比時，均指換算為Ce的重量為標準計算的占鋁合金重量的百分比。例如針對100重量份的鋁合金中添加I重量份的Al-1OCe，是指添加Ce的重量為I重量份。
[0008]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種鋁合金變質(zhì)劑，其用于精煉A356.2鋁合金，其特征在于，所述的變質(zhì)劑包括以重量計0.01-0.1份的Ce和以重量計0.1-0.2份的Mg。
[0009]在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的Ce是以Al-1OCe合金的形式存在的。
[0010]在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的Mg是以鎂錠的形式存在的。
[0011]在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種精煉A356.2鋁合金的方法，該方法包括在將A356.2鋁合金熔化后，保持溫度于725-745攝氏度，并且在以重量計100份A356.2鋁合金中加入以重量計0.01-0.1份的Ce和以重量計0.1 -0.2份的鎂，并且攪拌均勻。
[0012]在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所保持的溫度是735攝氏度。
[0013]在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，在以重量計100份A356.2鋁合金中加入以Ce的重量計0.1份的Al-1OCe和0.1份的Mg錠。
[0014]在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的方法還包括在攪拌均勻后通入氮氣除氣1min的步驟。
[0015]在本發(fā)明的另一個方面，還提供了按照前文所述的任一種變質(zhì)劑在精煉A356.2鋁合金中的用途。
[0016]在本發(fā)明的另一個方面，還提供了按照前文所述的方法的任一種制備的精煉后的鋁合金材料。
[0017]本發(fā)明通過在A356.2鋁合金加入少量的稀土與Mg來獲得細小的球狀共晶硅顆粒。
[0018]本發(fā)明的技術方案提供了新型的鋁合金精煉變質(zhì)劑及變質(zhì)方法，利用該方法能夠使該變質(zhì)劑實現(xiàn)顯著的變質(zhì)效果，具體表現(xiàn)為共晶硅的平均顆粒尺寸減小。
【附圖說明】
[0019]以下，結合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，金相觀察采用ZEISSAx1Observer Alm金相顯微鏡，熱處理后娃顆粒尺寸(平均尺寸)測量采用Image Pro Plus 6.0軟件，其中:
[0020]圖1:實施例1的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)和熱處理后的金相照片，其中圖1A是鑄態(tài)的金相照片，圖1B是熱處理后的金相照片；
[0021]圖2:實施例2的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)和熱處理后的金相照片，其中圖2A是鑄態(tài)的金相照片，圖2B是熱處理后的金相照片；
[0022]圖3:實施例3的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)和熱處理后的金相照片，其中圖3A是鑄態(tài)的金相照片，圖3B是熱處理后的金相照片；以及
[0023]圖4:實施例4的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)和熱處理后的金相照片，其中圖4A是鑄態(tài)的金相照片，圖4B是熱處理后的金相照片。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]將A356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735°C，加入合金總重量0.2 %的清渣劑，同時通入氮氣除氣lOmin。精煉完成后，降溫到700°C靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖1A，鑄態(tài)照片)。對所澆鑄錠進行T6熱處理，固溶溫度540°C，保溫280min后淬火，之后在150°C時效150min，并觀察最終樣品的金相組織(見圖1B，熱處理后照片)。從金相照片中可以看出，在不進行變質(zhì)直接澆鑄成錠的情況下，共晶硅主要呈現(xiàn)出長桿狀及長條狀，這表明在未添加變質(zhì)劑時，變質(zhì)效果很差;經(jīng)T6熱處理后，共晶硅顆粒平均尺寸為4.7μmD
[0026]實施例2
[0027]將A356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735°C，加入合金總重量0.2 %的Al-1OSr，攪拌均勻后加入合金總重量0.2%的清渣劑，同時通入氮氣除氣lOmin。精煉完成后，降溫到700°C靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖2A，鑄態(tài)照片)。對所澆鑄錠進行T6熱處理，固溶溫度540°C，保溫280min后淬火，之后在150°C時效150min，并觀察最終樣品的金相組織(見圖2B，熱處理后照片)。從金相照片中可以看出，在使用Al-1OSr變質(zhì)劑的情況下，共晶硅呈現(xiàn)纖維狀，這表明Al-1OSr具有優(yōu)良的變質(zhì)效果;經(jīng)T6熱處理后，共晶硅顆粒平均尺寸為3.4μηι。
[0028]實施例3
[0029]將Α356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735°C，加入合金總重量0.1 %的Al-1OCe(以Ce的重量計算)，攪拌均勻后加入合金總重量0.2%的清渣劑，同時通入氮氣除氣lOmin。精煉完成后，降溫到700°C靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖3A，鑄態(tài)照片)。對所澆鑄錠進行T6熱處理，固溶溫度540°C，保溫280min后淬火，之后在150°C時效150min，并觀察最終樣品的金相組織(見圖3B，熱處理后照片)。從金相照片中可以看出，在使用Al-1OCe變質(zhì)劑的情況下，共晶硅主要呈現(xiàn)長桿狀及長條條狀，但與實施例1相比有細化和縮短的趨勢。這表明Al-1OCe具有較差的變質(zhì)效果;經(jīng)T6熱處理后，共晶硅顆粒平均尺寸為4.Ιμπι。
[0030]實施例4
[0031 ]將Α356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735°C，加入合金總重量0.1 %的Al-1OCe (以Ce的重量計算)和0.1 %的Mg錠(Mg含量99.5%),攪拌均勻后加入合金總重量
0.2%的清渣劑，同時通入氮氣除氣1min。精煉完成后，降溫到700°C靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖4，鑄態(tài)照片)。對所澆鑄錠進行T6熱處理，固溶溫度540°C，保溫280min后淬火，之后在150°C時效150min，并觀察最終樣品的金相組織(見圖4，熱處理后照片)。從金相照片中可以看出，在使用Al-1OCe和Mg變質(zhì)劑的情況下，共晶硅主要呈現(xiàn)纖維狀，這表明Mg促進了Al-1OCe的變質(zhì)效果，該添加方法具有很好的變質(zhì)效果;經(jīng)T6熱處理后，共晶硅顆粒平均尺寸為3.Ιμπι，與未加變質(zhì)劑相比(實施例1)減小了34%，與添加Al-1OSr的相比(實施例2)減小了9%，與添加Al-1OCe的相比(實施例3)減小了24%。
【主權項】
1.一種鋁合金變質(zhì)劑，其用于精煉A356.2鋁合金，其特征在于，所述的變質(zhì)劑包括以重量計0.01-0.1份的Ce和以重量計0.1 -0.2份的Mg。2.根據(jù)權利要求1所述的變質(zhì)劑，其特征在于，所述的Ce是以Al-1OCe合金的形式存在的。3.根據(jù)權利要求1所述的變質(zhì)劑，其特征在于，所述的Mg是以鎂錠的形式存在的。4.一種精煉A356.2鋁合金的方法，該方法包括在將A356.2鋁合金熔化后，保持溫度于725-745攝氏度，并且在以重量計100份A356.2鋁合金中加入權利要求1-3中任一項所述的變質(zhì)劑，并且攪拌均勻。5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所保持的溫度是735攝氏度。6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，在以重量計100份A356.2鋁合金中加入以Ce的重量計0.1份的Al-1OCe和0.1份的Mg錠。7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括在攪拌均勻后通入氮氣除氣1min的步驟。8.權利要求1-3任一項所述的變質(zhì)劑在精煉A356.2鋁合金中的用途。9.按照權利要求4-7中任一項所述的方法的任一種制備的精煉后的鋁合金材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于精煉A356.2鋁合金的變質(zhì)劑及使用該變質(zhì)劑進行鋁合金精煉的方法，所述的變質(zhì)劑包括以重量計0.01-0.1份的Ce和以重量計0.1-0.2份的Mg。本發(fā)明的技術方案提供了新型的鋁合金精煉變質(zhì)劑及變質(zhì)方法，利用該方法能夠使該變質(zhì)劑實現(xiàn)顯著的變質(zhì)效果。
【IPC分類】C22C1/02, C22C23/06, C22C1/06
【公開號】CN105463227
【申請?zhí)枴緾N201510732104
【發(fā)明人】吳大勇, 李振宇, 王立生, 王巍, 王永寧, 劉春海
【申請人】中信戴卡股份有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年10月30日