[發明專利]亞共晶鋁硅合金的變質細化方法

在審

• 申請號: 201811525714.9
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN110904353A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 蘆富敏;王晨均;倪海華;焦熙印;楊弋濤;孫保良;張恒華
• 申請（專利權）人: 上海匯眾汽車制造有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

本發明提供了一種亞共晶鋁硅合金的變質細化方法，其包括以下步驟：S₁、熔煉A356鋁合金，將合金液的成分控制在標準范圍內，其中Ti含量少于10ppm；S₂、進行變質處理，使合金熔體中的Sr含量為100～250ppm，B含量為100～200ppm，Sr和B的質量比值為1～2。本發明亞共晶鋁硅合金的變質細化方法中被處理的A356鋁合金熔體含極少量Ti(少于10ppm)，一方面可避免Ti與Si元素反應形成的Ti?Si二元合金相毒害熔體、降低細化效果。另一方面，由于不用額外添加含Ti細化劑，所以一定程度上可降低成本。

技術領域

本發明涉及鋁合金熔煉與鑄造技術領域，特別涉及一種亞共晶鋁硅合金的變質細化方法。

背景技術

在現有技術中，A356鋁合金作為一種亞共晶鋁硅合金，具有輕質、鑄造性能好(例如流動性好、無熱裂傾向、線膨脹系數小)、機械性能好(例如拉伸、沖擊和疲勞強度高)及耐蝕性好等的綜合優良特性，是中高檔汽車輪轂和轉向節的主要使用材料。

A356鋁合金的典型鑄態組織包括α-Al、共晶硅、含Fe相及Mg₂Si相等。其中，共晶硅是脆性相，在未變質前通常呈細長針狀。其在外部載荷作用下易在其端部引起應力集中，嚴重影響合金的強度和塑性。參照AFS(美國鑄造協會)根據硅相的形態和尺寸分為六級：1級(變質前，大片狀+針狀顆粒)、2級(片狀，片狀組織+針狀顆粒)、3級(局部變質，片狀組織開始被打斷+針狀顆粒)、4級(非片狀,片狀組織基本消失，基本沒有針狀顆粒)、5級(變質處理后，纖維顆粒，針狀顆粒消失)和6級(最佳變質結果，組織極其細小的纖維共晶硅)，涉及到定量計算具體可用長度(length)、長短軸比(aspect ratio)、直徑(diameter)和圓滑度(roundness)等綜合評定。

另外，晶粒細化在鑄造鋁硅合金中雖然不如二次枝晶間距SDAS，對力學性能起著直接決定性的作用。但其可以改善抗熱裂性、減少孔隙率、改善表面質量，間接對鑄造性和塑性穩定性幫助至關重要。晶粒度可通過化學腐蝕進行宏觀質量評定，AFS根據單位面積的晶粒數量大小分為6級：1級(極其細小，225μm)、2級(細小，400μm)、3級(中等，600μm)、4級(大，800μm)、5級(粗糙，1000μm)和6級(極其粗糙，2200μm)。另外，可采用彩色金相技術更容易分辨晶界從而計算準確。

通常，工業上使用Al-Sr二元合金(Al-10Sr、Al-15Sr等)形式添加100～300ppm的Sr進行變質處理。工業上通常使用Al-Ti-B三元合金(Al-5Ti-1B、Al-3Ti-3B等)形式添加10～30ppm進行細化。然而，Si含量在大于3％情況下會與Ti反應生成Ti-Si二元相，從而降低Al₃Ti和TiB₂的數量和效率，最終降低晶粒細化效果。在變形鋁合金中，Ti含量5～100ppm即可實現晶粒充分細化，而鑄造鋁合金中則需要10倍的添加量。

因此，傳統Al-5Ti-1B合金所提供的晶粒細化比相同條件下變形鋁合金中的晶粒要粗。另外，當Sr和B同時使用時，若添加比例控制不當，Sr與B反應形成SrB6，同時降低變質和細化效果。

因此，本領域技術人員需要重新審視Si、Ti、Sr、B等相互作用，并且尋求發掘更加有效和便捷的變質細化方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中當Sr和B同時使用時，若添加比例控制不當，Sr與B反應形成SrB₆，同時降低變質和細化效果等缺陷，提供一種亞共晶鋁硅合金的變質細化方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種亞共晶鋁硅合金的變質細化方法，其特點在于，所述亞共晶鋁硅合金的變質細化方法包括以下步驟：