[發明專利]一種細化富Fe析出相的高Fe含量鋁合金的制備方法

在審

• 申請號: 201711454978.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108048679A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 孫德勤;朱蘇;張黎偉
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;胡秋嬋

本發明公開了一種細化富Fe析出相的高Fe含量鋁合金的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋁原料加入熔鋁爐中，加熱熔化并升溫至800～850℃，加入含Fe原料，使Fe含量為1～2％；(2)熔體溫度降至730～780℃，加入精煉劑對鋁合金熔體除雜、除氣處理；(3)往鋁合金熔體中加入金屬元素Mn、Mg、Ca中一種或多種；(4)鋁合金熔體的溫度降至720～750℃，加入晶粒細化劑；(5)鋁合金熔體經變質處理后，進行電磁攪拌；(6)將處理后的鋁合金熔體進行澆注，待凝固外殼后噴水處理。本發明提供的高Fe含量鋁合金的制備方法，可細化富Fe析出相，提高鋁合金的耐磨和耐熱性能。

技術領域

本發明屬于合金技術領域，具體涉及一種細化富Fe析出相的高Fe含量鋁合金的制備方法。

背景技術

鐵在鋁合金(特別是變形鋁合金)中一直被認為是一種主要的雜質元素；在含鐵量較高的情況下，鋁合金組織中會形成粗大的針、片狀脆性鐵相，如α-Fe2SiAl8或β-FeSiAl3相等，對鋁合金基體產生了嚴重的割裂作用，造成鋁合金制品的性能如塑性、韌性等明顯下降；同時Fe含量的增加，會明顯降低鋁合金材料的耐腐蝕性能，也使零件機械加工困難等。但在鑄造鋁合金中，Fe含量的增加有利于脫模，如果能控制富Fe析出相的形態，增加含Fe量有利于鑄造鋁合金的制造過程。因此，如何有效地發揮Fe元素在鋁合金中的作用，是目前鋁合金制造業存在的熱點技術之一。

目前相關的技術研究主要以降低Fe含量為目標，包括：(1)在廢鋁再生工藝中，很多采用熔煉稀釋法，即在廢鋁熔煉時添加一定數量的純鋁錠，在Fe含量降低到規定范圍內的前提下再通過合金化獲取具有合格化學成分的再生制品。該方法需要消耗大量的純鋁錠。(2)向Fe含量較高的鋁合金熔體中加入Mn、Cr等元素，可以與Fe元素發生中和作用而形成密度較大的析出相，如α-Al15(Fe，Mn)3Si2、α-Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2等，隨后通過重力沉降、過濾等方法將富Fe相分離出鋁液，達到降低Fe含量的目的；(3)利用富Fe相與鋁之間的磁性特征的不同，可利用電磁分離等方法，將鋁合金熔體中大于10μm的初生富Fe相大部去除，Fe含量可以降低50％。但在Fe、Si含量較低條件下的除Fe效率極為有限。(4)目前鋁合金中除Fe的工藝研究大都采用硼化物熔劑法，利用硼化物與熔體中的Fe元素反應生成Fe2B等鐵硼化合物，然后再通過相應的工藝措施將其排除于熔體之外，可獲得較好的除Fe率。

第二相粒子的析出強化是提高鋁合金性能的重要手段，如AlCu2、Mg2Si、MgZn2等。在鋁合金中，一般情況下Fe含量超過0.3％時即產生粗大片狀析出相；但如果能采取一定的工藝措施，將粗大片狀的富Fe析出相轉化為規整的形狀，如球狀、團塊狀、短粗柱狀等，其對基體的割裂作用將會消除，而且如果能促進其顆粒細小且分布均勻的話，將起到彌散強化作用，對材料使用性能的提高將是非常有利的。本發明因此而來。

發明內容

本發明的目的在于提供一種細化富Fe析出相的高Fe含量鋁合金的制備方法，可以細化高Fe含量鋁合金中的富Fe析出相。

基于上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

一種細化富Fe析出相的高Fe含量鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鋁原料加入熔鋁爐中，加熱熔化并升溫至800～850℃，加入含Fe原料，使Fe含量為1～2％；

(2)熔體溫度降至730～780℃，加入精煉劑對鋁合金熔體除雜、除氣處理；

(3)往鋁合金熔體中加入金屬元素Mn、Mg、Ca中一種或多種，以改善富Fe相形態；