[發(fā)明專利]一種超聲處理與Bi復(fù)合細化亞共晶Al-Mg2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010346041.1
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111411246A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜峰;邱克強;王鑫;武曉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林化工學(xué)院
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22C21/08
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王敏

本發(fā)明公開了一種超聲處理與Bi復(fù)合細化亞共晶Al?Mg₂Si合金組織的方法，涉及鋁合金熔煉與鑄造技術(shù)。本發(fā)明通過采用金屬Bi為變質(zhì)劑細化亞共晶Al?Mg₂Si合金中的共晶Mg₂Si增強體，使其由板片狀、針狀結(jié)構(gòu)變成珊瑚狀、纖維狀和顆粒狀，并通過超聲處理消除鑄態(tài)亞共晶Al?Mg₂Si合金在變質(zhì)過程中產(chǎn)生的氣體，減少縮孔、縮松和金屬Bi的偏析缺陷，同時細化初生鋁(α?Al)晶粒尺寸，使其結(jié)構(gòu)形貌由粗大的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶，進而提高亞共晶Al?Mg₂Si合金的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明公開保護的金屬Bi與超聲復(fù)合處理是一項既達到細化晶粒、除氣、除雜、改善疏松、偏析，又能有效提高鑄錠品質(zhì)，該方法操作簡單、成本低廉、綠色環(huán)保，適于推廣與應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金熔煉與鑄造技術(shù)，具體涉及一種亞(近)共晶Al-Mg-Si系合金中含有Mg₂Si強化相的鑄造組織細化技術(shù)，并具體公開超聲處理與Bi復(fù)合細化亞共晶Al-Mg₂Si合金組織的方法。

背景技術(shù)

由于鑄造Al-Mg₂Si合金具有密度低、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)低、比強度高、耐磨性和耐腐蝕性好的優(yōu)良性能，受到人們的廣泛關(guān)注，所以該合金成為航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的潛在材料。但由于亞(近)共晶Al-Mg₂Si合金的鑄態(tài)組織，通常由粗大的樹枝晶狀初生鋁(α-Al)和粗大的針片狀、桿狀或漢字狀的共晶Mg₂Si相組成，其粗大的針片狀、桿狀或漢字狀的共晶Mg₂Si嚴重地割裂Al基體，產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋源，嚴重降低了亞共晶Al-Mg₂Si合金的抗拉強度。此外，合金中含有氣孔、成分偏析等其他缺陷，影響合金的綜合力學(xué)性能，從而限制了該類合金在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

針對上述亞共晶Al-Mg₂Si合金組織的缺陷，目前研究較多的主要采用堿金屬及稀土對亞(近)共晶Al-Mg₂Si合金中的Mg₂Si相進行變質(zhì)處理，但部分變質(zhì)劑的變質(zhì)效果不佳，且成本相對較高。

因此，開發(fā)一種成本低廉、高效的合金組織細化方法就成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種超聲處理與Bi復(fù)合細化亞共晶Al-Mg₂Si合金組織的方法，通過在亞共晶Al-Mg-Si系合金中超聲處理及添加金屬Bi來細化樹枝狀初生鋁(α-Al)和共晶Mg₂Si相，以強化合金綜合力學(xué)性能。

具體的，由于鑄態(tài)亞共晶Al-Mg₂Si合金的微觀組織中通常存在粗大的初生鋁(α-Al)枝晶和板片狀、針狀的共晶Mg₂Si相，這對合金的力學(xué)性能尤其是拉伸性能和延性產(chǎn)生了不利影響。因此，控制初生α-Al和共晶Mg₂Si晶體的形貌和尺寸大小是提高亞共晶Al-Mg₂Si合金力學(xué)強度和延性的關(guān)鍵問題。當(dāng)前鋁合金工業(yè)生產(chǎn)中常常加入Al-Ti-B和Al-Ti-C體系中間合金對基體中粗大α-Al枝晶進行細化處理。以及現(xiàn)有技術(shù)中通過添加各種微量元素或化合物等，如Gd、Na、Ba、Sr、La、Bi、Nd、K₂TiF₆等，以對亞共晶Al-Mg₂Si合金的共晶Mg₂Si相進行變質(zhì)處理。但由于在合金變質(zhì)過程中易產(chǎn)生氣體，出現(xiàn)縮孔縮松缺陷。同時，變質(zhì)元素與共晶相反應(yīng)，生成新的金屬間化合物，在基體中出現(xiàn)不均勻，產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，因此，亟需開發(fā)一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題的用于細化亞共晶Al-Mg₂Si合金組織的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：