[發明專利]一種復合變質劑及再生鑄造鋁合金的復合變質方法

有效

• 申請號: 201910018754.2
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109439975B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 宋東福;王順成;黃正華;鄭開宏;張大童;韓軍鋒;周東明
• 申請（專利權）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙志遠<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種復合變質劑及再生鑄造鋁合金的復合變質方法，涉及鑄造鋁合金的變質技術領域。該復合變質劑用于再生鑄造鋁合金的復合變質，其包括：Mn劑、Al?B中間合金以及Al?Sr中間合金，其中Mn劑為Al?Mn中間合金或Mn添加劑，Mn劑的添加比例為再生鑄造鋁合金中Fe含量的30％～60％；Al?B中間合金中的B劑的添加量為再生鑄造鋁合金的熔體質量的0.01～0.05％，Al?Sr中間合金的Sr的添加量為熔體質量的0.01～0.05％。該復合變質劑可以達到同步細化α?Al、共晶硅的和富鐵相3種相的目的，從而可以提高合金延伸率，特別適用于高鐵含量的再生鋁硅合金的復合變質。

技術領域

本發明涉及一種鑄造鋁合金的變質技術領域，且特別涉及一種復合變質劑及再生鑄造鋁合金的復合變質方法。

背景技術

再生鋁是由廢舊鋁和廢鋁合金材料或含鋁的廢料，經重新熔化提煉而得到的鋁合金或鋁金屬，是獲得金屬鋁的一個重要來源。與原鋁相比，再生鋁單位能耗僅為原鋁的5％，三廢排放大幅降低，環境、社會效益顯著，成為國內外解決鋁資源短缺的普遍方法之一。然而，由于我國的廢舊鋁料分類系統不完善，且國外低品位廢料占比達30％以上，造成再生鋁的成分非常復雜，尤其是雜質元素種類多且含量超標，產品只能用于低端壓鑄領域，產品的種類和應用范圍受限。Fe是再生鋁中最為有害的雜質元素，由于Fe在鋁固體中最大溶解度僅為0.05wt.％，超出的Fe元素以富鐵相的形式存在，如AlFe₃、Al₅FeSi、Al₈Fe₂Si、(MnFe)Al₆、(CuFe)Al₆等。與鋁基體相比，富鐵相具有硬度高、脆性大的特點，受力時易發生內部開裂成為裂紋源，極大損害合金塑性。

元素中和變質是改善富鐵相形態的重要方法之一，常用的中和元素包括Mn、Cr、Co、Be、Sc、RE等，其中Mn元素具有變質效果好、工藝簡單，應用最為廣泛。但富鐵相形態與分布對Mn的添加量較為敏感，同時還受到其它合金元素、冷卻速度和外場等因素的影響，添加量不足易針狀富鐵相殘留，過多則容易形成粗大的初生富鐵相，這對再生鋁塑性的改善均有不利的影響，富鐵相形態的控制難度較大。為了解決這個問題，國內外采用兩種不同種類的中和元素，協同變質富鐵相的形態，提高富鐵相的變質效果和降低富鐵相的控制難度。Sreeja Kumari【Sreeja Kumari S SS,Pillai R M,Rajan T P D,et al.Effects ofindividual and combined additions of Be,Mn,Ca and Sr on the solidificationbehaviour,structure and mechanical properties of Al–7Si–0.3Mg–0.8Fe alloy[J].Materials Science&Engineering A,2007,460:561-573.】等研究發現Mn/Sr復合添加同時實現了β-Al₈Fe₂Si相的細化和共晶硅的變質，但沒有涉及到α-Al晶粒的細化；范超【范超,龍思遠,吳明放，等.富鈰混合稀土對再生鋁硅合金組織和性能的影響[J].稀有金屬材料與工程,2014,43(12):3073-3077.】等發現Mn/RE復合添加能有效細化α-Al晶粒和α-Al₅FeSi相，延伸率可達10.1％，但沒有涉及到共晶硅的變質。張佳虹【張佳虹,邢書明.Al-Si合金變質元素及其交互作用[J].材料導報,2018,32(11):1870-1877.】等綜述了Sr、RE同時添加，能有效細化α-Al晶粒和共晶硅，但沒有涉及到富鐵相的變質。因此，上述三類復合添加變質劑主要解決了Al-Si鑄造合金中兩種組織的細化和變質，還未涉及能夠協同細化α-Al晶粒、共晶硅和富鐵相等3種組織的變質劑及變質方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合變質劑，該復合變質劑可以達到同步細化α-Al、共晶硅的和富鐵相3種相的目的，從而可以提高合金延伸率，特別適用于高鐵含量的再生鋁硅合金的復合變質。