[發明專利]一種細化鋁合金半固態組織的制備方法

在審

• 申請號: 202110030632.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112941359A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 閆洪;熊俊杰
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/04
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 文珊

1.一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將石墨烯與鋁粉利用超聲分散混合得到混合液；

2)將混合液在恒溫加熱磁力攪拌器作用下進行磁力攪拌，攪拌后放入真空干燥箱內烘干，烘干后的粉末放入真空熱壓燒結爐中燒結得到鋁石墨烯中間預制塊，將預制塊和鋁鍶中間合金切成小顆粒并用鋁箔紙包覆后備用；

3)將Al-Si-Mg基體合金切成小塊后放入石墨坩堝中，將坩堝放至電阻爐加熱至740-760℃、保溫25-30min將基體合金全部熔化，然后往坩堝中分批加入鋁鍶中間合金小顆粒，保溫20-25min后升溫至780-800℃，隨后朝不同角度往坩堝中分批加入鋁石墨烯中間預制塊小顆粒，加入預制塊的同時施加高能超聲，之后將熔體溫度迅速降至585-600℃得到半固態漿料；

4)對步驟3)所述半固態漿料施加二次超聲，超聲時間為60-90s，結束后馬上將二次超聲所得漿料進行水淬，制得晶粒細小的半固態組織。

2.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟1)所述混合具體步驟為將石墨烯納米片與無水乙醇按每100ml乙醇中混入2.5g-3.5g石墨烯納米片進行混合，然后放入超聲清洗儀中超聲分散處理100-150min，將鋁粉與無水乙醇按每150ml乙醇中混入46.5g-47.5g鋁粉進行機械攪拌混合100-150min，攪拌速度為100-120r/min，向超聲分散處理后的石墨烯納米片乙醇分散液中均勻倒入鋁粉乙醇混合液繼續保持同功率、頻率超聲分散處理和同攪拌速度攪拌60-80min得到混合液。

3.根據權利要求2所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟1)所述石墨烯納米片為厚度4-20nm、微片大小5-10μm、層數小于20的石墨烯納米片；所述鋁粉純度≧99.5％，粒度為200-300目；所述超聲分散處理超聲功率為400-480W，頻率為35-45kHz。

4.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟2)所述磁力攪拌加熱溫度為45-55℃，攪拌速度為1500-2000r/min；

特別地，為避免鋁粉與石墨烯出現分層現象，磁力攪拌需一直保持直至鋁石墨烯乙醇混合液呈糊狀時才停止。

5.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟2)所述燒結其溫度為400-430℃，熱壓壓強為40-60MPa，保壓時間為2-3h；

特別地，燒結后得到鋁石墨烯中間預制塊，其中石墨烯質量百分比為5％-7％，余量為鋁。

6.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟2)所述鋁鍶中間合金中變質劑鍶的質量百分比為8％-10％，余量為鋁。

7.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟3)所述Al-Si-Mg基體合金其各元素按質量百分比包括：硅6.5％-7.5％，鎂0.2％-0.4％，余量為鋁。

8.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟3)所述加入鋁鍶中間合金其中變質劑鍶的加入量占合金熔體總重量的0.06-0.08wt.％；所述加入鋁石墨烯中間預制塊小顆粒其中石墨烯的加入量占合金熔體總重量的0.7-0.9wt.％。

9.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟3)所述高能超聲操作方法為將超聲變幅桿探頭伸入熔體中3-5mm，超聲功率為2.1-2.8kW，超聲頻率為18-22kHz，時間為10-15min，超聲過程中每隔2-3min移動超聲變幅桿在坩堝中的水平位置；整個超聲過程全程充入氬氣予以保護。

10.根據權利要求1所述一種細化鋁合金半固態組織的制備方法，其特征在于，步驟4)所述二次超聲除時間外其他參數與步驟3)超聲一致；所述水淬溫度為20-30℃，水淬后還需放入真空干燥箱在40-50℃進行烘干。