[發明專利]一種共晶硅深度變質的復合變質劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110400144.6
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113088737B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 宋東福;胡鋅意;楊莉;甘春雷;黃惠蘭
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院材料與加工研究所
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/03;C22C1/02;C22C21/00;C22F1/04;B21C23/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 馮潔

本發明公開了一種共晶硅深度變質的復合變質劑及其制備方法，涉及鋁硅鑄造合金領域；該變質劑包括按照質量百分比計的Sr 5.0?8.0％，RE8.5％?15％，雜質元素≤0.30％，余量為Al；其中，RE為La、Ce中的一種或兩種；且該方法包括依次進行的熔煉步驟和熱擠壓步驟。該方法制備低成本、高效率的復合變質劑，且該變質劑以通過Sr作為主變質劑能改變硅相的生長模式或堆疊順序，促進硅相向顆粒或纖維狀轉變，通過RE作為輔助變質劑不僅能共同改變共晶硅相的生長方向，還能抑制了Sr、Si等元素的擴散和遷移，提高共晶硅形核率和變質效率；同時形成細小的稀土相能阻礙位錯的運動，提高合金強度。

技術領域

本發明涉及鑄造鋁合金技術領域，具體而言，涉及一種共晶硅深度變質的復合變質劑及其制備方法。

背景技術

鑄造Al-Si合金具有流動性好、收縮率和熱膨脹系數低、良好的耐蝕和回收性等優點，適用于制備大尺寸、結構復雜、薄壁鑄件，廣泛應用于汽車、通訊等領域。隨著新能源汽車和5G通訊基站的快速發展，輕量化已成為行業重點關注共性關鍵問題之一。而作為基礎原材料的Al-Si合金也面臨著性能升級的挑戰。

Al-Si鑄造合金的常見組織包括α-Al相、共晶硅，及少量的金屬間化合物。其中Si相作為硬化相，易在尖端和棱角處產生應力集中，導致合金的性能尤其是塑性的降低。而粗大的α-Al枝晶和金屬間化合物對合金的強度和塑性均有一定程度的影響，但不及Si相的影響大。變質細化是改善Al-Si合金組織和性能的有效方法之一，近年來，國內外主要通過對上述組織進行協同細化來改善合金的強韌性。CN201610517976.5公開了一種鋁硅鑭硼四元中間合金及其制備方法，其鋁硅鑭硼中間合金中的鑭硼化物能被共晶硅給均勻分割開，且沒有明顯的團聚。不經能高效細化初生鋁晶粒，且不會與變質元素鍶產生“毒化”作用，從而提高鑄造鋁合金的綜合力學性能及鑄造性能。CN201910018762.7公開的一種復合變質劑，包括Al-Ti-B中間合金、Al-Sr中間合金以及Al-RE中間合金，添加比例分別為0.01％～0.04％、0.01～0.05％和0.01％～0.1％。該復合變質可達到同時細化α-Al晶粒和變質共晶硅的目的，可提高鑄造鋁合金的強韌性。

上述兩個專利中的鑭硼化物、Al-Ti-B和Al-RE主要作用在于細化α-Al，而對進一步改善共晶硅的形態無明顯的作用，限制了對Al-Si合金鑄造鋁合金塑性的提高。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能深度變質共晶硅的共晶硅深度變質的復合變質劑及其制備方法。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種共晶硅深度變質的復合變質劑的制備方法，共晶硅深度變質的復合變質劑包括按照質量百分比計的Sr 5.0-8.0％，RE8.5％-15％，雜質元素≤0.30％，余量為Al；其中，RE為La、Ce中的一種或兩種；

共晶硅深度變質的復合變質劑的制備方法包括依次進行的熔煉步驟和熱擠壓步驟；其中，熔煉步驟包括將純鋁，以及含Sr和RE的原料進行熔煉，并得到含有長條狀的Al₄(Sr,RE)相和漢字狀的Al₁₁(RE,Sr)₃相的鑄錠；熱擠壓步驟包括將鑄錠熱擠壓塑性變形后得到復合變質線/桿材。

在可選的實施方式中，熔煉步驟具體包括將純鋁投入熔化爐，并升溫至750～800℃，完全熔化后，加入熔體質量0.02％的覆蓋劑，并將含Sr和RE的原料壓入熔體中。

在可選的實施方式中，共晶硅深度變質的復合變質劑的制備方法還包括：

在熱擠壓步驟之前進行繼續升溫至850～900℃，待原料完全熔化后，取樣測試成分；

在熔體中通入氬氣，并通氣預設時間；靜置扒渣后澆鑄至半連續鑄造機，制備得到圓柱形的鑄錠。