[發(fā)明專利]一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的添加工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710356502.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107177747A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱豐;朱琳;姜啟川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/06
• 分類號(hào): C22C1/06;C22C1/03;C22C45/02
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的添加工藝。

背景技術(shù)

當(dāng)今，隨著航空航天、汽車、國防等高科技領(lǐng)域的高速發(fā)展，不僅要求結(jié)構(gòu)材料輕量化，而且對(duì)其綜合性能的要求也越來越高。鋁合金是非常重要的結(jié)構(gòu)材料和輕量化材料。隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)高韌鋁合金結(jié)構(gòu)材料的需求日益增大。無論是鑄造鋁合金還是變形鋁合金都需要經(jīng)過從熔體凝固形成鑄態(tài)組織的過程。凝固組織直接影響后續(xù)的加工工序的效率和成本，最終關(guān)系產(chǎn)品在使用過程中的質(zhì)量、壽命及全服役周期的成本等。因此，以液態(tài)和凝固組織調(diào)控為起點(diǎn)的組織調(diào)控是金屬材料性能優(yōu)化和強(qiáng)化的重要途徑，同時(shí)貫穿合金設(shè)計(jì)、加工和制備的全流程。合金凝固組織的結(jié)構(gòu)特征來源于晶體相從熔體中形核長大的過程，因此，凝固組織調(diào)控的重點(diǎn)是如何有目的的控制晶體相在熔體中的形核和長大。影響晶體相形核的方式主要是在熔體中添加形核孕育劑或者細(xì)化劑，促進(jìn)熔體中的異質(zhì)形核。在鑄造鋁合金生產(chǎn)過程中，鑄態(tài)組織粗大，需要經(jīng)孕育處理細(xì)化微觀組織并提高綜合力學(xué)性能。孕育處理技術(shù)不僅可以顯著的提高鑄造鋁合金力學(xué)性能,還會(huì)對(duì)變形鋁合金的塑性成型組織產(chǎn)生重要積極影響，從而滿足對(duì)高性能鋁合金的需求。

目前主流鋁合金的孕育劑如：Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-C-B等孕育劑都含Ti元素，在對(duì)鋁合金中含硅量大于4％的合金孕育(變質(zhì))處理時(shí)，Ti元素會(huì)與Si元素發(fā)生反應(yīng)生成TiSi、TiSi₂和Ti₅Si₃等相而產(chǎn)生毒化作用，組織細(xì)化效率大幅降低，Al-B變質(zhì)劑對(duì)于不含Ti元素的Al-Si合金體系細(xì)化組織效果優(yōu)異，但是在合金中Ti雜質(zhì)含量高于0.04％時(shí)即發(fā)生如Al-Ti-B等變質(zhì)劑一樣的毒化作用，對(duì)合金體系適用范圍窄，并且對(duì)鋁合金的純凈度要求極高，適用范圍有限。其他變質(zhì)劑或者孕育劑如：Al-Sr、Al-Ce、Al-La等含有稀土成本較高，并且對(duì)Al-Si合金組織細(xì)化效果不顯著。因此，急需開發(fā)一種適用于多種鋁合金，尤其是適用于含Si量高于4％的Al-Si系合金孕育所需的，低成本、高效的利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的添加工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的添加工藝。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用非晶合金孕育細(xì)化鋁合金的添加工藝，包括以下步驟：

步驟一、非晶合金的制備：

a、將Fe、B、Si表面氧化膜打磨干凈，然后按比例配好并靜置在盛放有無水酒精的燒杯中防止其氧化；

b、將配好的Fe、B、Si按照熔點(diǎn)由低至高依次疊放于水冷銅模坩堝中，以縮短高熔點(diǎn)金屬熔化時(shí)間，并防止低熔點(diǎn)金屬的揮發(fā)；

c、蓋好爐蓋，在正式熔煉前進(jìn)行兩次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3Pa并充入高純Ar氣以稀釋殘余氧氣；

d、兩次抽真空后，充入0.5個(gè)大氣壓的高純度Ar氣以稀釋爐內(nèi)殘余的氧；

e、打開磁攪拌熔煉合金，為保證非晶合金成分的均勻性，需將熔煉好的合金反復(fù)翻轉(zhuǎn)繼續(xù)熔煉，熔煉次數(shù)大于等于5，每次熔煉2-4min；

f、將熔融狀態(tài)下的合金液吸鑄到水冷銅模坩堝下面的銅模具中進(jìn)行快速冷卻，得到非晶合金棒料；

步驟二、非晶條帶的制備：將反復(fù)熔煉得到的非晶合金棒料放置于高真空中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔，然后在高純氬氣保護(hù)條件下噴射在3000r/min的高速銅輥輪模具上制成非晶薄帶；

步驟三、預(yù)制塊的制備：將步驟二制得的非晶條剪成碎片，稱量所需的非晶合金的質(zhì)量，并和鋁粉以15:85的質(zhì)量比混合后用鋁箔包住冷壓成塊，得到ф30的圓餅狀含非晶預(yù)制塊。

步驟四、未孕育鋁合金的制備：

a、將預(yù)先稱量好的Al-Si-Mg合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023K；

b、待合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；

c、將合金液澆鑄到金屬型模具中，得到未孕育的鋁合金；

步驟五、鋁合金孕育：

a、將預(yù)先稱量好的未孕育鋁合金放置于坩堝中并隨坩堝一起放入坩堝式電阻熔煉爐內(nèi)，升溫至1023K；

b、待未孕育鋁合金完全熔化后并保溫30min，再加入一定量的清渣劑對(duì)合金液進(jìn)行精煉除渣，打渣處理后保溫10min；