[發(fā)明專利]兩相區(qū)二、三、四次重復凝固凈化鋁及鋁合金熔體的方法

無效

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• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101787444A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 廖恒成;趙磊;潘冶;王鳳云
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22B21/06
• 分類號: C22B21/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋁合金熔體凈化方法，尤其一種兩相區(qū)重復凝固凈化鋁及鋁 合金熔體的方法。

背景技術

作為結構材料，與鋼鐵相比，鋁合金具有密度小，比強度高等優(yōu)點，在航空 航天、汽車、醫(yī)療器械等領域用量日益增加。在鋁合金生產(chǎn)過程中，尤其在鋁錠 制備，鑄件制造過程中會產(chǎn)生大量的孔洞缺陷，造成鋁錠或鋁合金鑄件性能，特 別是力學性能，大幅下降甚至報廢，導致成品率低，大量能源浪費。對于鋁合金 中孔洞缺陷的研究早已成為鋁合金尤其鑄造用鋁合金的研究熱點，但是一直沒有 很有效地工藝方法以控制或消除孔洞缺陷。研究表明，鋁及鋁合金熔體中的氫與 氧化夾雜的存在是導致孔洞缺陷產(chǎn)生的主要因素；由于氫在鋁及鋁合金鋁及鋁合 金固液兩相中的溶解度的巨大差別使得凝固時氫在凝固界面前大量聚集，導致液 相中的氫過飽和，而過飽和的氫依托熔體中的氧化夾雜形核并快速生長產(chǎn)生孔洞 缺陷，因此，凈化熔體是減少鑄錠或鑄件中孔洞缺陷的主要方法。傳統(tǒng)的熔體凈 化精煉工藝為向熔體中加入精煉劑(熔劑)，如C₂Cl₆、JDLF-1等，但會對環(huán)境造 成污染，對操作人員有害，且容易引入新的雜質(zhì)，效率低；或者通過旋轉噴吹惰 性氣體、氮氣，但是效果不夠穩(wěn)定，通入的氣泡尺寸大或產(chǎn)生合泡時效果不好， 通入的氣體除濕不夠反而會增加孔洞缺陷，尤其通入氮氣時，溫度控制不當會與 鋁熔體發(fā)生反應，反而污染熔體；真空熔煉、電磁凈化等工藝對設備要求很高， 成本也就相應增加，因此采用兩相區(qū)重復凝固凈化鋁合金熔體的方法有重要的應 用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠降低孔隙率并提高鋁及鋁合 金致密性的兩相區(qū)二、三、四次重復凝固凈化鋁合金熔體的方法。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種兩相區(qū)二次重復凝固凈化鋁及鋁合金熔體的方法：

第一步：將要進行熔煉鑄造的鋁或鋁合金加熱到700℃～780℃使其熔化， 保溫10min～20min后撇渣；

第二步：將處理好的熔體澆入轉澆包中進行冷卻，冷卻速率為0.01℃/s～ 20℃/s，冷卻到固相線溫度至室溫間任意溫度，完成熔體在轉澆包中的第一次凝 固；

第三步：將上述第一次在轉澆包中凝固后的鋁及鋁合金放入加熱爐加熱到 700℃～780℃熔化后，撇去熔體表面上的浮渣，將熔體澆入型腔，完成熔體的第 二次凝固，完成鑄件澆注。

一種兩相區(qū)三次重復凝固凈化鋁及鋁合金熔體的方法，其特征在于：

第一步：將要進行熔煉鑄造的鋁或鋁合金加熱到700℃～780℃使其熔化， 保溫10min～20min后撇渣；

第二步：將處理好的熔體澆入轉澆包中進行冷卻，冷卻速率為0.01℃/s～ 20℃/s，冷卻到固相線溫度至室溫間任意溫度，完成熔體在轉澆包中的第一次凝 固；

第三步：將上述轉澆包連同其中完全凝固的鋁及鋁合金放入加熱爐再次加熱 熔化，升溫速率為0.1℃/s～20℃/s，加熱至鋁及鋁合金液相線溫度～700℃；

第四步：將上述轉澆包連同其中完全熔化的鋁及鋁合金從加熱爐中取出進行 冷卻，冷卻速率為0.01℃/s～20℃/s，冷卻到鋁及鋁合金合金固相線溫度至室 溫間任意溫度，完成熔體在轉澆包中的第二次凝固；

第五步：將上述第二次在轉澆包中凝固后的鋁及鋁合金放入加熱爐加熱到 700℃～780℃熔化后，撇去熔體表面上的浮渣，將熔體澆入型腔，完成熔體的第 三次凝固，完成鑄件澆注。

一種兩相區(qū)四次重復凝固凈化鋁及鋁合金熔體的方法：

第一步：將要進行熔煉鑄造的鋁或鋁合金加熱到700℃～780℃使其熔化， 保溫10min～20min后撇渣；

第二步：將處理好的熔體澆入轉澆包中進行冷卻，冷卻速率為0.01℃/s～ 20℃/s，冷卻到固相線溫度至室溫間任意溫度，完成熔體在轉澆包中的第一次凝 固；

第三步：將上述轉澆包連同其中完全凝固的鋁及鋁合金放入加熱爐再次加熱 熔化，升溫速率為0.1℃/s～20℃/s，加熱至鋁及鋁合金液相線溫度～700℃；

第四步：將上述轉澆包連同其中完全熔化的鋁及鋁合金從加熱爐中取出進行 冷卻，冷卻速率為0.01℃/s～20℃/s，冷卻到鋁及鋁合金合金固相線溫度至室 溫間任意溫度，完成熔體在轉澆包中的第二次凝固；