[發(fā)明專利]鋁基復(fù)合材料熔體處理的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610757456.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107779632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李險(xiǎn)峰;王浩偉;馬乃恒;張亦杰;夏存娟;陳東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/06
• 分類號(hào): C22C1/06;C22C1/03
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁基復(fù)合材料熔體處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁基復(fù)合材料熔體處理的方法。

背景技術(shù)

鋁合金熔體處理是鋁合金鑄造過(guò)程中的重要步驟之一，其作用是將鋁合金溶體中的非金屬夾雜物和氣體等有損鑄件質(zhì)量的雜質(zhì)清除，以得到純凈的熔體，保證獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件。鋁合金熔煉的方法較多，總的可以分為兩類：吸附凈化法和非吸附凈化法。非吸附凈化法在實(shí)際鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用較少，側(cè)重在實(shí)驗(yàn)室研究。吸附凈化法又可分為氣泡浮游凈化法、氯鹽凈化法、溶劑凈化法以及復(fù)合凈化法四種。對(duì)于一般的鋁合金熔液，目前行業(yè)內(nèi)一般采用氣泡浮游凈化法，其處理方法如下：將惰性氣體(如氬氣)通過(guò)石墨桿及石墨轉(zhuǎn)子吹入合金液，石墨桿及石墨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，將從導(dǎo)管中通入的氬氣打散成非常小的氣泡，減小氣泡直徑，使氬氣表面積增大，更有利于與合金液中的氫及雜質(zhì)接觸，使氬氣彌散于合金液中，慢慢上浮，達(dá)到除氣效果。同時(shí)采用了高純度的石墨轉(zhuǎn)子，避免了反應(yīng)后雜質(zhì)對(duì)合金熔液的二次污染及避免了合金增鐵，又無(wú)環(huán)境污染，除氣效果好。

鋁基復(fù)合材料是在ZAlSi7Mg鑄造鋁合金熔體中，通過(guò)加入含鈦、含硼的鹽，在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，原位生成二硼化鈦(TiB₂)，通過(guò)控制TiB₂的分布、顆粒大小及數(shù)量，在ZAlSi7Mg熔體中形成均勻分布的亞微米級(jí)TiB2陶瓷顆粒增強(qiáng)相，而形成的金屬基復(fù)合材料。鋁基復(fù)合材料熔體處理方法不同于一般鋁合金，先要進(jìn)行變質(zhì)處理，后再進(jìn)行熔煉處理，至今還未有一套定型的熔體處理方法，為此迫切需要一套合理的工藝對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行熔體處理。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種鋁基復(fù)合材料熔體處理的方法。具體為提供了一種利用含二硼化鈦陶瓷顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料的熔體處理方法。鋁合金熔煉處理是鋁合金鑄造過(guò)程中的重要步驟之一，其作用是將鋁合金溶體中的非金屬夾雜物和氣體等有損鑄件質(zhì)量的雜質(zhì)清除，以得到純凈的熔體，從而獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件。鋁基復(fù)合材料熔煉方法不同于一般鋁合金，先要進(jìn)行變質(zhì)處理，后再進(jìn)行熔煉處理，現(xiàn)在還沒(méi)有一套成型的熔體處理方法，為此迫切需要一套合理的工藝對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行熔煉處理。本發(fā)明有效解決了鋁基復(fù)合材料通過(guò)變質(zhì)處理和精煉處理，改善復(fù)合材料熔體內(nèi)部質(zhì)量的問(wèn)題，為利用鋁基復(fù)合材料制備優(yōu)質(zhì)鑄件提供了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了提高鋁基復(fù)合材料鑄件內(nèi)部質(zhì)量的目標(biāo)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料熔體處理的方法，所述熔體處理的方法包括將鋁基復(fù)合材料進(jìn)行變質(zhì)處理的步驟和噴粉除氣精煉處理的步驟。

優(yōu)選地，所述鋁基復(fù)合材料包括亞微米級(jí)TiB₂增強(qiáng)ZAlSi7Mg鋁合金。

優(yōu)選地，所述變質(zhì)處理的步驟具體包括：將鋁基復(fù)合材料熔化形成熔體，加入銻和碲攪拌溶解。

優(yōu)選地，所述銻的加入量為熔體質(zhì)量的0.5～1.0％，所述碲的加入量為熔體質(zhì)量的0.5～1.5％。銻加入量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致過(guò)變質(zhì)，反而惡化性能；加入量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致變質(zhì)效果不佳。碲加入量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致熔體夾渣；加入量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致變質(zhì)效果不佳。

優(yōu)選地，在熔體溫度為700±10℃時(shí)加入銻，在熔體溫度為720±10℃時(shí)加入碲。

優(yōu)選地，所述噴粉除氣精煉處理的步驟具體包括：將經(jīng)變質(zhì)處理后的熔體在750±20℃時(shí)，采用噴粉除氣機(jī)將氬氣和精煉劑噴射入熔體中。

優(yōu)選地，所述將氬氣和精煉劑噴射入熔體后，反應(yīng)一段時(shí)間，并在反應(yīng)的過(guò)程中持續(xù)通入氬氣進(jìn)行除氣。

本發(fā)明的噴粉除氣過(guò)程包括噴粉和除氣：先氬氣裹著粉一起噴，將載有精煉劑噴射入熔體，噴射完后反應(yīng)一段時(shí)間；在反應(yīng)的過(guò)程中再持續(xù)通入氬氣，達(dá)到除氣除渣的目的。

優(yōu)選地，所述精煉劑包括氯化物鹽和氟化物鹽，精煉劑用量為熔體總重量的0.5～2.0％。

更優(yōu)選地，所述氯化物鹽包括LiCl、MgCl₂，氟化物鹽包括LiF、MgF₂。

優(yōu)選地，所述噴粉除氣機(jī)為旋轉(zhuǎn)式噴粉除氣機(jī)，轉(zhuǎn)速為250～350r/min。

優(yōu)選地，所述噴射時(shí)間為10～30min。

優(yōu)選地，所述噴射時(shí)氬氣流量為10～20L/min，除氣時(shí)氬氣流量為5～15L/min。