[發明專利]一種能提高A356鋁合金力學性能的工藝方法

有效

• 申請號: 201410533205.6
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104313411B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 王正軍;司乃潮;劉光磊;王宏健;丁冉;萬浩;王俊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;B22C9/02;B22C9/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域????

本發明屬于鋁合金熔鑄技術領域，特指一種能提高A356鋁合金力學性能的工藝方法。

背景技術

A356鋁合金是亞共晶Al-Si-Mg系合金中應用最廣泛的合金，具有流動性好，無熱裂傾向，線收縮小，較高的比強度和較好的鑄造性能，廣泛應用于航空、航天、汽車、建筑等工業。但未經變質處理的A356鋁合金中，Si相呈現出粗大的針片狀，使合金的基體受到嚴重割裂，并在硅相的尖端和棱角處易造成應力集中，使材料強度、塑性、切削加工性顯著降低，因此，為提高A356鋁合金的機械性能，改善A356鋁合金的加工工藝性能，需對A356鋁合金進行變質處理；由于Al-10Sr中間合金對共晶硅相的變質效果遠好于其他金屬及合金，目前工業上普遍采用Al-10Sr中間合金對A356鋁合金進行變質處理，經Sr變質共晶硅顆粒細小，可以顯著改善其加工工藝性能，提高A356鋁合金的品質，但由于Al-10Sr中間合金組織形態不同，在加入Sr量相同的情況下，對A356鋁合金細化變質效果產生明顯不同的影響，Al-10Sr中間合金中的第二相主要是由呈板片狀分布的Al₄Sr相以及在基體上呈條狀簇分布的(Al+Al₄Sr)?共晶相組成，A1₄Sr化合物中的Sr?只有轉化為游離態的Sr?后,?才可發揮其細化變質作用。彌散細小的A1₄Sr相由于比表面積較大,?表面能較高，其溶解速度較快，使Sr?原子易從中游離出來，降低表面能，使Sr?具有很好的細化變質效果，而粗大片狀的A1₄Sr相，分布不均勻，則不易使Sr原子從中游離出來，細化變質效果不好，即加入的Al-10Sr中間合金中的第二相形態、大小、分布及表面狀態和能量對A356鋁合金細化變質效果產生直接的影響。Al-10Sr中間合金在熔煉制備過程中，熔體凝固條件的不同將直接導致所形成的第二相形態的不同，對熔體進行強力攪拌、振動，可從外界輸入能量促使晶核提前形成，同時采取一定的工藝措施，增大過冷度，增加熔體與模具的熱交換，使液穴中的熔體溫度降低，破碎結晶前沿的骨架，出現大量可作為非均勻形核的物質—枝晶碎塊，從而使形核率大大增加，熔體凝固后單位體積中的晶粒數也隨之明顯增加，可獲得Al-10Sr中間合金上分布更為彌散細小的第二相粒子，把一定量的Al-10Sr中間合金加入到待細化變質的A356鋁合金后，由于Al-10Sr中間合金自身組織形態有遺傳性，其組織形態將對鋁硅合金結晶組織有遺傳影響，即Al-10Sr中間合金細化變質效果有組織遺傳效應，這說明，Al-10Sr中間合金是一種具有遺傳效應的中間合金。

因此，開發出一種能顯著改善Al-10Sr中間合金變質劑組織特征的工藝處理方法，能夠顯著提高A356鋁合金細化變質效果，進而獲得較理想的組織及性能，既可小批量生產又可大規模生產，降低成本，具有重要的理論意義和重大的實際應用價值。

發明內容

??本發明開發出一種能提高A356鋁合金力學性能的工藝方法，以Al-10Sr中間合金為變質劑：其中Sr?9.00％-11.00％，Ti≤0.02%，Si≤0.12%，Fe≤0.06%，其余雜質元素含量每個不大于0.05%，余量為Al；變質對象為A356鋁合金，其中Si?6.50%-7.50%，Mg?0.20%-0.40%，Cu≤0.20%，Mn≤0.10%，Zn≤0.10%，Fe≤0.20%，Ti≤0.20%，其余雜質元素含量每個不大于0.05%，其余為Al，成分按質量百分比計算；變質劑使用量為A356鋁合金質量的0.10%-0.50%。