[發(fā)明專利]用于孕育處理鑄造鋁合金的非晶態(tài)鎳基合金孕育劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310044029.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103131968A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱豐;姜啟川;百志好;胡威
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C22C45/04
• 分類號: C22C45/04;B22D11/06;B22D18/06;B22D27/20
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金凝固領(lǐng)域，特別是涉及用于孕育處理鑄造鋁合金的一種新型鎳基非晶合金孕育劑及其制備方法。?

背景技術(shù)

在金屬材料凝固領(lǐng)域中，變質(zhì)劑和孕育劑一般以晶態(tài)(單質(zhì)、化合物以及合金等)的形式加入到金屬熔體中進行變質(zhì)和孕育，細(xì)化結(jié)晶相或者改變結(jié)晶相的生長方式。其機制一般為核心(非自發(fā)核心)或者“毒化”理論。目前沒有關(guān)于采用非晶態(tài)合金進行變質(zhì)或者孕育的文獻報道。本發(fā)明涉及用于孕育處理鑄造鋁合金的一種新型非晶態(tài)鎳基合金孕育劑及其制備方法。采用非晶合金的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及非晶晶化的物理特性孕育處理鋁合金，獲得了意想不到的效果，顯著增加了鋁合金熔體中的異質(zhì)形核核心，十分明顯地細(xì)化了凝固組織，大大提高了合金的強韌性。該非晶態(tài)鎳基合金孕育劑便于分散和均勻，孕育劑實際收得率高，細(xì)化后的組織均勻，孕育處理和合金凝固時間大為縮短，適合長時間大批量的連續(xù)鑄造，孕育成本比稀土變質(zhì)劑低等優(yōu)點。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于孕育處理鑄造鋁合金的非晶態(tài)鎳基合金孕育劑及其制備方法，該孕育劑及方案對鋁合金體系的普適性強、變質(zhì)劑實際收得率高、便于分散和均勻、細(xì)化后的組織均勻、變質(zhì)處理和合金凝固時間短、適合長時間大批量的連續(xù)鑄造的鑄造鋁合金。?

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：?

一種用于孕育處理鑄造鋁合金的非晶態(tài)鎳基合金孕育劑，該孕育劑是Ni基多元非晶合金，由Ni、Nb、Ti和Zr元素組成，其成分按原子百分比為：Ni：40.000～70.000，Nb：10.000～40.000，Ti：5.000～20.000，Zr：0.000～10.000，使用電弧熔煉吸鑄和感應(yīng)加熱旋淬方法制備成條帶狀。?

所述的一種用于孕育處理鑄造鋁合金的非晶態(tài)鎳基合金孕育劑的制備方法，非晶孕育劑制備工藝步驟為：?

1)多元合金的熔煉及吸鑄成型：?

將Ni、Nb、Ti和Zr合金元素按所述成分進行配比，放入電弧爐真空熔煉室的水冷銅坩堝內(nèi)，熔煉之前先將電弧爐熔煉室的真空度抽到0.006-0.008Pa的真空狀態(tài)，然后向熔煉真空室內(nèi)通入0.05-0.06MPa的高純氬氣，在Ti吸氧的高純氬氣保護下，在水冷銅坩堝內(nèi)使用電弧熔煉鎳基多元合金，熔煉電流為250-350A，一次熔煉3-4分鐘，熔煉過程中加電磁攪拌，電磁攪拌電流為1-2A，反復(fù)翻面熔煉合金4-5次，使合金成分充分均勻，最后開動真空泵，抽氣，造成銅模具腔體內(nèi)與熔煉室內(nèi)的壓力差，將水冷銅坩堝內(nèi)的鎳基合金熔體吸入銅模具內(nèi)冷卻成型為合金棒；?

2)感應(yīng)加熱旋淬方法制備非晶條帶：?

將吸鑄的鎳基合金棒切割后放入感應(yīng)加熱單輥旋淬系統(tǒng)真空熔煉室的石英坩鍋內(nèi)，熔煉之前，先將電弧爐熔煉室的真空度抽到0.006-0.008Pa的真空狀態(tài)，然后向熔煉真空室內(nèi)通入0.05-0.06MPa高純氬氣，開動中頻感應(yīng)電源，電源輸出功率6-10KW，感應(yīng)加熱熔煉時間約30-60秒，然后將鎳基合金熔體噴到高速旋轉(zhuǎn)的輥輪上，制成非晶條帶，噴注壓力為0.06-0.08MPa.?

所用高純氬氣的純度都為99.998-99.999vol.％。?

該孕育劑是制成薄條帶狀的，以薄帶的形式加入到熔體中，便于分散和均勻，孕育劑實際收得率高，孕育處理時間大為縮短，細(xì)化后組織均勻，提高了生產(chǎn)效率，適合長時間大批量的連續(xù)鑄造。?

該孕育劑是非晶態(tài)的，由Ni、Nb、Ti和Zr元素組成的鎳基多元非晶合金，不含貴金屬，其成本較低，在變質(zhì)過程中燒損小，較為穩(wěn)定。?

本發(fā)明一種用于孕育處理鑄造鋁合金的新型鎳基非晶合金孕育劑及其制備方法與目前已有的變質(zhì)及孕育技術(shù)相比具有以下特點：?

1)本發(fā)明的孕育劑是非晶態(tài)的，不同于以往的晶態(tài)孕育劑。?

2)非晶合金以薄帶的形式加入到熔體中，便于分散和均勻，變質(zhì)劑實際收得率高，細(xì)化后的組織均勻，變質(zhì)處理和合金凝固時間大為縮短，提高了生產(chǎn)效率，適合長時間大批量的連續(xù)鑄造。?

3)該非晶態(tài)孕育劑是由Ni、Nb、Ti和Zr元素組成的鎳基多元非晶合金，不含貴金屬，其成本較低，在變質(zhì)過程中燒損小，較為穩(wěn)定。?

附圖說明

圖1(a)是未經(jīng)非晶孕育處理的鋁合金(實施例1)的鑄態(tài)微觀組織光鏡照片。?

圖1(b-f)是經(jīng)非晶孕育處理的鋁合金(實施例2-6)的鑄態(tài)微觀組織光鏡照片。?

圖2曲線1-6是對應(yīng)實施例1-6經(jīng)T6熱處理之后的拉伸工程應(yīng)力應(yīng)變曲線。?

具體實施方式