[發明專利]一種鑄造鋁合金用鋁鑭硼晶粒細化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201610066546.6
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105648251A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 潘冶;陸韜;景力軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，特別涉及一種鑄造鋁合金用鋁鑭硼晶粒細化劑的 制備方法。

背景技術

鑄造鋁合金廣泛應用于汽車、機械、航空航天等工業領域。改善鑄造鋁合金 綜合性能的有效方法是對其進行晶粒細化及變質處理，從而獲得細小的等軸初生 鋁晶粒及彌散的纖維狀共晶硅組織。由于鑄造鋁合金的成分非常復雜，常見的 Al-Ti、Al-B及Al-Ti-C等晶粒細化劑在熔體細化處理過程中，細化元素鈦和硼容易 與合金元素硅及變質元素鍶發生交互反應，顯著降低細化元素有效含量，從而發 生細化劑失效或出現顯著的細化衰退現象，限制了這些細化劑在鑄造鋁合金中的 廣泛應用。因此，開發可適用于鑄造鋁合金的新型晶粒細化劑，使其在復雜的合 金成分條件下具備高效、穩定的細化效力是十分必要的。

目前研究表明，稀土元素以其活潑的化學性質，能在鋁熔體中與多種合金元 素形成穩定的化合物，廣泛應用于鋁合金組織調控及性能開發中。例如稀土元素 鈧、鐿不僅能細化初生鋁晶粒，同時還能在一定程度上應用于共晶硅變質處理； 同時，稀土元素鈧、鐿與鋁、鎂、銅、鐵及硅等元素形成的高溫化合物相，還能 有效改善合金的高溫性能。但是稀土元素鈧、鐿的價格過高，不適用于大批量生 產，嚴重制約了其在鑄造鋁合金中的廣泛應用。另一方面，稀土元素由于其在高 溫鋁熔體中非?；顫姡虼讼蛉垠w中以單質稀土形式添加時燒損非常嚴重，元素 回收率很低，開發新的稀土元素添加工藝也是十分重要的。

本發明以常見的低成本稀土元素鑭與常用細化元素硼在高溫下形成穩定的 鑭硼化合物，作為初生鋁相的異質形核核心，采用中間合金形式添加，配合熔體 溫度調控，保證元素的實得率，所獲得的鋁鑭硼細化劑能有效細化復雜成分的鑄 造鋁合金中的初生鋁相，并且不與變質元素鍶發生交互反應，保證了鍶的變質效 果，可應用于鑄造鋁合金制件的批量生產。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提供一種鑄造鋁合金用鋁鑭硼晶粒細化劑的 制備方法，通過本發明獲得的鋁鑭硼晶粒細化劑，可以對復雜成分鑄造鋁合金中 的初生鋁晶粒實現高效細化，解決了含鈦細化劑在高硅合金中的“毒化”問題，在 很大程度上解決了“鍶硼”毒化問題，另外，本細化劑細化時間快，細化持續時間 長。

技術方案：為了到達上述發明目的，本發明采用的技術方案是：

步驟1：以工業純鋁，Al-10La中間合金，Al-3B中間合金為原料，該三種原料 的質量比為1：(0.45～0.65)：(0.8～1.2)，

步驟2：將已稱重的Al-3B中間合金，Al-10La中間合金及工業純鋁在高溫烘 箱中預熱至250℃-300℃，

步驟3：在坩堝電阻爐中，將步驟2中預熱后的工業純鋁在740℃-760℃熔化， 保溫20-40分鐘，獲得鋁熔體，

步驟4：將步驟3中的鋁熔體升溫至750～850℃，加入預熱后的Al-3B中間 合金，并保溫0.5-2小時，獲得均勻熔體，

步驟5：在步驟4獲得均勻熔體中，于750～850℃加入Al-10La中間合金，并 保溫20-30分鐘，獲得均勻熔體，

步驟6：將步驟5獲得均勻熔體于750℃-950℃保溫0.5-2小時，期間每隔20-30 分鐘對熔體進行攪拌，然后在750℃-950℃將該熔體澆入預熱至250℃-300℃的 金屬型模具中，待冷卻后獲得晶粒細化劑。

有益效果：本發明的有益效果為：

(1)、本發明合成的鋁鑭硼晶粒細化劑適用于復雜成分的鑄造鋁合金的晶粒細化， 使其凝固組織中的初生鋁枝晶由原來的發達樹枝晶轉變為細小的等軸晶，并且不 發生細化衰退及變質退化等有害現象，從而提高鑄造鋁合金的綜合力學性能，并 且能改善其鑄造性能。

(2)、原料豐富，成本較低，制備設備簡單。

附圖說明

圖1為實施例一未添加細化劑的ZL102合金金相組織照片；

圖2為實施例一添加細化劑的ZL102合金金相組織照片；

圖3為實施例八Al-10Si-0.3Mg合金衰退實驗宏觀腐蝕照片。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所例舉具體實施方式，還包括各具體實施方式 間的任意組合。