專利名稱：一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo) 準(zhǔn)樣品的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械 制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中得到了大量應(yīng)用。鑄造鋁合金是一種成分接近于共晶合金，合金元 素的含量遠(yuǎn)大于極限溶解度、流動性好且具有良好的鑄造性能的鋁合金，可以直接鑄造成 各種形狀復(fù)雜的部件。鑄造鋁合金一般具有以下特性良好流動性；熔點低；導(dǎo)熱性能好； 熔體中的氫氣和其他有害氣體可通過處理得到有效的控制；鑄造時無熱脆開裂和撕裂的傾 向；化學(xué)穩(wěn)定性好，抗蝕性能強。鑄造鋁合金在航天、航空制造業(yè)及交通運輸業(yè)上應(yīng)用廣泛， 例如可以用于制備發(fā)動機的缸蓋、進氣歧管、活塞、輪轂和轉(zhuǎn)向助力器殼體等。
在鑄造鋁合金的生產(chǎn)和開發(fā)過程中，常用方法為對鑄造鋁合金中的化學(xué)成分進行 分析，達到嚴(yán)格控制檢測控制各化學(xué)成分的含量的目的。在各種合金的化學(xué)成分檢測方法 中，光電光譜分析法由于具有快速、準(zhǔn)確、環(huán)保、操作簡便等特點，在工礦企業(yè)、商檢、科研院 所等國民經(jīng)濟各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)光電光譜分析原理，在分析合金前，必須要有相對 應(yīng)的合金標(biāo)樣，用于繪制工作曲線和校正分析結(jié)果，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，從而達到控 制合金成分含量的目的。根據(jù)光譜分析的特點，其對標(biāo)準(zhǔn)樣品的主要要求如下標(biāo)準(zhǔn)樣品化 學(xué)成分定值準(zhǔn)確可靠；標(biāo)樣中各成分元素的濃度分布均勻；標(biāo)樣與分析樣品具有相同的組 織結(jié)構(gòu)、相近的組分和相當(dāng)?shù)膸缀纬叽缁蛸|(zhì)量；一套標(biāo)樣中各成分元素含量的變化范圍有 足夠的寬度，分布點合理。
ZLD205A高強度鑄造鋁合金作為一種特殊的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天、航空制造業(yè) 及交通運輸業(yè)，需定量加入&、Cd、B、V、Ti、Mn、Cu等元素。由于Cd的密度較大，易于沉淀， 因此，現(xiàn)有技術(shù)中無ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn) 樣品的制備方法，該方法可以很好的控制Cd的添加，制備得到ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo) 準(zhǔn)樣品。
本發(fā)明提供一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法，包括
步驟a)將A1、A1_4% Ti中間合金、Al-Si中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Mn中間 合金、Al-^ 中間合金、Al-V中間合金和Al-Cu中間合金加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合金熔液；
步驟b)取部分第一合金熔液，將Zn、Mg和鋁箔包裹的Cd加入所述部分第一合 金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔 液，所述部分第一合金熔液的體積為0. 1 IL ；
步驟c)向所述第二合金溶液中加入Ti、B，得到第三合金熔液；
步驟d)利用半連續(xù)鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到鑄錠；
步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品。
優(yōu)選的，所述部分第一合金熔液的體積為0. 1 0. 8L。
優(yōu)選的，所述步驟a)中加熱溫度為830_850°C。
優(yōu)選的，所述步驟d)采用直徑為160m 170mm的結(jié)晶器。
優(yōu)選的，所述半連續(xù)鑄造法中鑄造速度為70 75mm/min。
優(yōu)選的，所述半連續(xù)鑄造法中鑄造溫度為740 760°C。
優(yōu)選的，所述半連續(xù)鑄造法中冷卻水壓為0. 07 0. 08Mpa。
優(yōu)選的，所述步驟e)具體為
將爐溫加熱至480 500°C停止加熱，降溫至455 465°C，保溫20 40小時，空冷至室溫。
優(yōu)選的，所述熔煉爐為坩堝爐。
優(yōu)選的，還包括利用油壓擠壓機將得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品擠壓成棒材，然 后鋸切。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品 的制備方法，由于Cd的密度較大，因此，在熔煉過程中易發(fā)生沉底現(xiàn)象，本發(fā)明包括將Zn、 Mg和鋁箔包裹的Cd加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合 溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所述部分第一合金熔液的體積為0. 1 1L。 由于所述部分第一合金熔液的體積較小，易于攪拌，有利于Cd與所述部分第一合金熔液的 混合，得到混合溶液，將所述混合溶液加入熔煉爐中，混合溶液與熔煉爐中液體混合，此時， Cd的加入方式為液體也液體的混合，因此Cd不易沉淀，從而使制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn) 樣品有很好的均勻性；此外，由于Cd的蒸發(fā)熱較小，易揮發(fā)，本發(fā)明采用鋁箔包裹Cd，能夠 緩解由于Cd的蒸發(fā)引起的比重偏析。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣 品為ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，成分均勻。
具體實施方式
下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明提供一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法，包括
步驟a)將A1、A1_4% Ti中間合金、Al-Si中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Mn中間 合金、Al-^ 中間合金、Al-V中間合金和Al-Cu中間合金加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合金熔液；
步驟b)取部分第一合金熔液，將Zn、Mg和鋁箔包裹的Cd加入所述部分第一合 金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔 液，所述部分第一合金熔液的體積為0. 1 IL ；
步驟c)向所述第二合金溶液中加入Ti、B，得到第三合金熔液；利用半連續(xù)鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到鑄錠；
步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品。
Ti的熔點很高，為1660°C，很難在鋁中溶解。本發(fā)明采用以Al-4% Ti中間合金的 形式加入，有利于Ti在鋁中的溶解。同時，由于&很難在鋁中溶解，本發(fā)明采用以A1-& 中間合金形式加入。V熔點較高，密度為5. 96g/cm3，本發(fā)明以Al-4% V中間合金形式加入。 此外，F(xiàn)e、Zr、V等元素在鋁中的溶解度較低且溶解速度慢，難以形成易熔共晶產(chǎn)物，并存在 熔點、原子半徑、晶格類型、電化學(xué)性質(zhì)、電子濃度等方面的差異，因此，為使Fe、Zr、V等元 素有足夠多的時間溶解和均勻擴散，本發(fā)明采用將Fe、Zr、V等元素在步驟a)中加入的方 法。
所述步驟a)中加熱溫度優(yōu)選為830 850°C，更優(yōu)選為835 845°C，最優(yōu)選為 840°C。上述加熱溫度有利于各成分的充分熔化和擴散。所述步驟a)中熔煉爐優(yōu)選采用坩 堝爐，更優(yōu)選采用石墨坩堝爐。
所述步驟b)中，Cd密度為8. 64g/cm3,以純金屬加入，因此易發(fā)生沉底現(xiàn)象。本發(fā) 明所述部分第一合金溶液體積為0. 1 1L，由于所述部分第一合金熔液的體積較小，易于 攪拌，有利于Cd與所述部分第一合金熔液的混合，得到混合溶液，當(dāng)需加入的Cd量較多時， 可分多次加入，將所述混合溶液加入熔煉爐中，混合溶液與熔煉爐中液體混合，此時，Cd的 加入方式為液體與液體的混合，因此Cd不易沉淀，從而使制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品 有很好的均勻性。此外，由于Cd的蒸發(fā)熱較小，易揮發(fā)，易產(chǎn)生毒蒸氣，本發(fā)明采用鋁箔包 裹的Cd，能夠緩解由于Cd的蒸發(fā)引起的比重偏析，同時，加入時要開風(fēng)機抽去毒氣，以減少 對工作環(huán)境的污染和對操作者的危害。所述部分第一合金熔液的體積優(yōu)選為0. 1 0. 8L， 更優(yōu)選為0. 2 0. 6L，最優(yōu)選為0. 3 0. 5L。
所述步驟C)中，向所述第二合金溶液中加入Ti、B，優(yōu)選為
向所述第二合金溶液中加入Al-5% Ti-I % B中間合金或Al_5% Ti-O. 2% B中間 合金，得到第三合金熔液。本發(fā)明優(yōu)選采用Al-5% Ti-I % B中間合金或Al-5% Ti-O. 2% B中間合金形式加入，有利于Ti和B在鋁中的溶解。由于Ti、B等單質(zhì)成分加入時，Ti和B 在鋁中易發(fā)生包晶反應(yīng)，生成大量的TiAl3和TiB2,大量TiAl3和TW2質(zhì)點易聚集成塊形成 化合物偏析。本發(fā)明優(yōu)選采用以Al-5% Ti-I % B中間合金或Al-5% Ti-O. 2% B中間合金 的形式加入，只形成微量的TiAl3* Ti&，起到細(xì)化晶粒的作用，有效緩解了區(qū)域偏析現(xiàn)象 的發(fā)生，從而使制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品有很好的均勻性。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制 備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品為ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，成分均勻。
所述步驟d)中優(yōu)選采用直徑為160mm 170mm的結(jié)晶器，更優(yōu)選為直徑為 162mm 168mm的結(jié)晶器，最優(yōu)選為直徑為162mm 164mm的結(jié)晶器。本發(fā)明采用的直徑為 160 170mm的結(jié)晶器為小直徑結(jié)晶器，在鑄造過程中，形成裂紋的傾向性小，采用半連續(xù) 式鑄造法，可以有效地控制裂紋的產(chǎn)生。所述半連續(xù)鑄造法中鑄造速度優(yōu)選為70 75mm/ min，更優(yōu)選為71 74mm/min，最優(yōu)選為73mm/min。所述半連續(xù)鑄造法中鑄造溫度優(yōu)選為 745 755°C，更優(yōu)選為748 ，最優(yōu)選為750°C。所述半連續(xù)鑄造法中冷卻水壓優(yōu)選 為 0. 07 0. 08Mpa,更優(yōu)選為 0. 075Mpa。
本發(fā)明優(yōu)選采用短的流槽，有利于保持鑄造溫度。得到鑄錠后，優(yōu)選切取鑄錠偏析 檢驗試片和金相組織檢驗試片進行測定。在出現(xiàn)頭尾偏析情況時優(yōu)選采取增加鋸切量方式5減小縱向偏析。
按照本發(fā)明，所述步驟e)優(yōu)選具體為
將爐溫加熱至480 500°C停止加熱，降溫至455 465°C，保溫20 40小時，空 冷至室溫；更優(yōu)選為在490°C下，然后降溫至460°C，保溫20 30小時，空冷至室溫。
此外，本發(fā)明還優(yōu)選包括
利用油壓擠壓機將得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品擠壓成棒材，然后鋸切。所述油 壓擠壓機優(yōu)選為1800 2200噸，更優(yōu)選為2000噸。所述擠壓速度優(yōu)選為1 1. 5m/分， 更優(yōu)選為1 1. 2m/分。所述棒材優(yōu)選為40 60mm，更優(yōu)選為45mm。在整個加工過程中， 防止污染和異物壓入，保持鋁鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品表面清潔，在擠壓前，要除掉表面夾 渣，化合物等缺陷。
為了進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行 描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán) 利要求的限制。
實施例1
制備ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品E2231
步驟a)將石墨坩堝爐溫升至400°C進行烘爐，然后按表1中的成分百分比將Al、 Al-4% Ti中間合金、Al-Si中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Zr中間合金、 Al-V中間合金、Al-Cu中間合金加入石墨坩堝爐中，升溫至840°C，得到第一合金熔液；
步驟b)調(diào)整其化學(xué)成分至符合設(shè)計要求后，用樣勺取第一合金熔液500ml，將計 算量的Zn、Mg和鋁箔包裹的Cd加入樣勺中，攪拌，將得到的產(chǎn)物置于熔煉爐中，攪拌；
步驟c)向所述第二合金溶液中加入Al-5%Ti_l%B中間合金或Al-5%Ti_0. 2% B中間合金，得到第三合金熔液，再將其化學(xué)成分調(diào)整到設(shè)計要求為準(zhǔn)；
步驟d)采用半連續(xù)鑄造法進行鑄造，步驟為
鑄造前，先開冷卻水，冷卻水壓控制在0. 07 0. 08Mpa,調(diào)整溫度為750士 10°C，鑄 造速度為70 75mm/min，鑄成直徑為162mm的鑄錠，即標(biāo)樣鑄錠；
步驟e)對標(biāo)樣鑄錠進行均勻化處理將爐溫加熱至480 500°C停止加熱，降溫 至455 465°C，保溫20 40小時，空冷至室溫；
步驟f)擠壓、鋸切等加工在420°C條件下，將均勻化處理后的標(biāo)樣鑄錠在經(jīng) 過2000噸油壓擠壓機擠壓成直徑為45mm的棒材，擠壓速度為1. Im/分，擠壓筒尺寸為 Φ 170mmX45mm，鋸切成小圓柱體，即ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品。
實施例2 7
實施例2 7的制備方法與實施例1相同，具體成分百分比參見表1，制備ZLD205A 鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品E2234 E2239。
表1實施例1 7中ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品部分成分百分比
權(quán)利要求
1.一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法，其特征在于，包括步驟a)將Α1、Α1-4% Ti中間合金、Al-Si中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Mn中間合金、 Al-Zr中間合金、Al-V中間合金和Al-Cu中間合金加入熔煉爐中，加熱至熔化，得到第一合 金熔液；步驟b)取部分第一合金熔液，將Zn、Mg和鋁箔包裹的Cd加入所述部分第一合金熔液 中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液，所 述部分第一合金熔液的體積為0. 1 IL ；步驟c)向所述第二合金溶液中加入Ti、B，得到第三合金熔液； 步驟d)利用半連續(xù)鑄造法對所述第三合金熔液鑄造，得到鑄錠； 步驟e)將所述鑄錠進行均勻化處理，得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述部分第一合金熔液的體積為 0. 1 0. 8L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中加熱溫度為 830-850 "C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)采用直徑為160m 170mm的結(jié)晶器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述半連續(xù)鑄造法中鑄造速度為 70 75mm/min0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述半連續(xù)鑄造法中鑄造溫度為 740 760"C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述半連續(xù)鑄造法中冷卻水壓為 0. 07 0. 08Mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟e)具體為將爐溫加熱至480 500°C停止加熱，降溫至455 465°C，保溫20 40小時，空冷至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉爐為坩堝爐。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任意一項所述的制備方法，其特征在于，還包括利用油壓擠 壓機將得到鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品擠壓成棒材，然后鋸切。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種含Cd的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法，由于Cd在熔煉過程中易發(fā)生沉底現(xiàn)象，本發(fā)明包括將Zn、Mg和鋁箔包裹的Cd加入所述部分第一合金熔液中，攪拌，得到混合溶液，然后將所述混合溶液加入熔煉爐中，攪拌，得到第二合金熔液。由于部分第一合金熔液的體積較小，易于攪拌，有利于Cd與部分第一合金熔液的混合，得到混合溶液，將混合溶液加入熔煉爐中，混合溶液與熔煉爐中液體混合，此時，Cd的加入方式為液體與液體的混合，因此Cd不易沉淀，從而使制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品有很好的均勻性。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品為ZLD205A鑄造鋁合金光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，成分均勻。
文檔編號G01N1/28GK102033009SQ201010567270
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者劉 東, 劉功達, 劉智, 吳洪軍, 彭斌, 彭速中, 易傳江, 朱學(xué)純, 楊建軍, 胡永利, 陳瑜, 韋志宏 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責(zé)任公司