CN100556611C - 一种无变质潜伏期高锶含量铝锶合金线材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于铝合金变质的材料制造工艺，特别指一种无变质潜伏期高锶含量铝锶合金线材的制造方法。本发明通过一种新的制造工艺，制造出高锶含量的铝锶合金坯料。通过在电磁场的作用下合金化处理，使得铝锶在合金化过程中生成的Al4Sr化合物成细小板块状(尺寸5-15μm)，Al4Sr易于熔解完毕，其变质效果能在数十秒显现，基本无变质潜伏期。本发明通过利用旋转除气技术对铝锶合金液进行除气处理。使其含气量降到H≤0.2ml/100gAl。从而大大提高其流动性和铸造性能，铸造出易于热加工的高锶含量棒坯材料。该棒坯在热挤压变形中可加工性能好，加工出的线材表面光滑，无气泡、起皮、裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铝合金变质的材料制造工艺，特别指一种无变质潜伏期高锶含量铝锶合金线材的制造方法。
背景技术
锶作为亚共晶铝硅合金的变质剂，其变质有效时间长，可持续几小时仍不出现明显衰退。《轻金属》2001年第8期介绍，铝锶合金能改变铝硅系合金的铸态和热处理状态的机械性能(延伸率和抗冲击性能)，较之传统的变质剂有实收率高，再现性好，无过变质和无设备腐蚀等特点。
生产铝锶合金目前一般采用对掺法生产，即铝和锶两种金属通过一定的合金化工艺熔炼成铝锶中间合金，国内外大型铝轮毂生产厂都使用铝锶中间合金对A356合金进行变质处理。一般目前工业铝锶变质剂为AlSr5(含Sr5％)和AlSr10(含Sr10％)合金，产品为块状和线状。
由于铝锶合金中其金属间化合物Al4Sr呈脆性，并且是显针片状的粗大化合物(尺寸50-200μm之间)，所以整个合金呈碎性，难以进行变型加工处理。特别是当锶含量进一步提高时(含Sr20-30％)，合金液的流动性急剧降低和碎性急剧增加。导致材料无法铸造和加工变形。虽然高锶含量的铝丝锶合金变质材料能显著降低变质成本，但由于以上原因，大多数厂家仍使用含Sr5-10％的铝锶合金变质剂。
另一方面，传统工艺条件下生产的铝锶合金由于其化合物Al4Sr尺寸大(50-200μm)，由于Al4Sr化合物熔点高，加入铝液后熔解速度缓慢，导致有30分钟(或以上)的变质潜伏期。对需要连续熔解铸造作业的工厂不能满足需要。同时传统铝锶合金中的高含氢量(1-2ml/100gAl)，将直接影响铝合金铸件致密性，导致铸件的机械性能降低。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和空白加以改进、创新，提供一种新的铝锶合金的制造工艺，制造出高锶含量的铝锶合金，该合金中化合物Al4Sr显细小弥散的块状，尺寸在5-15μm之间，其氢含量H≤0.2ml/100gAl，铸造性能和变形加工性能良好，基本上无变质潜伏期。。
本发明包括以下工艺步骤：
1)将所需重量的铝锭熔化并加热至900-1100℃，在电磁力作用下将用铝罐密封的金属锶分批压入过热的铝液中熔化，其中铝和锶的重量比为，铝70-80，锶20-30；
2)待金属锶全部加入并熔解完毕，继续在900-1100℃保温并在电磁力的作用下充分合金化20-30分钟；
3)利用600转/分高速旋转除气机，通氩气在900-1100℃温度下除气约20-30分钟，动态测量氢含量H≤0.2ml/100gAl；
4)将除气处理后的铝锶合金液注入半连续铸造机分流盘上直接水冷铸造成棒材，铸造温度900-1000℃；
5)将棒材铸切成适合于挤压的短棒坯料，并将坯料加热至400-600℃进行热挤压，挤压出直径和长度不等的线材。
与现有技术比较，本发明有以下优点和有益效果：
普通铝锶合金变质剂由于其生成的化合物Al4Sr粗大(50-200μm)，化合物在铝合金中熔解速度慢，表现出有30分钟(或以上)的变质潜伏期。不适应连续熔解和铸造铝合金件工厂的需要。普通铝锶合金变质剂由于其生成的化合物Al4Sr为粗大的针片状碎性相和高的氢含量，使其铸造和加工性能极差。特别是当锶含量Sr≥20％时，无法制造出质量合格的线材。
本发明通过一种新的制造工艺，制造出高锶含量的铝锶合金坯料。通过在电磁场的作用下合金化处理，使得铝锶在合金化过程中生成的Al4Sr化合物成细小板块状(尺寸5-15μm)，Al4Sr易于熔解完毕，其变质效果能在数十秒显现，基本无变质潜伏期。本发明通过利用旋转除气技术对铝锶合金液进行除气处理。使其含气量降到H≤0.2ml/100gAl。从而大大提高其流动性和铸造性能，铸造出易于热加工的高锶含量棒坯材料。该棒坯在热挤压变形中可加工性能好，加工出的线材表面光滑，无气泡、起皮、裂纹。
具体实施方式
实施例一
含锶20％的铝锶合金(AlSr20)线材的制造
将80kg99.7％铝锭加入中频感应炉中熔化，并升温至1000℃，并辅以电磁搅拌和保温。分批压入用铝罐密封的含量为99.6％金属锶共20kg致完全熔解，在1000℃温度和电磁力作用下继续合金化处理30分钟。用高速旋转除气机在铝液温度1000℃时通入氩气作除气处理，并进行含气量测定，当含气量H≤0.2ml/100gAl时，将合金液注入半连续热顶铸造机，在直接水冷下进行铸造，铸造温度950℃。将铸成的￠76mm样坯切割成500mm长度。配合挤压机在500℃热挤压，制成含锶量20％，￠9.5-9.8mm光滑铝锶合金线材。
实施例二
含锶30％铝锶合金(AlSr30)线材的制造
将70kg99.7％的纯铝锭在中频感应炉中熔化并升温至1000℃，分批加入用铝罐密封的99.6％含量的金属锶共30kg，在1000℃下在电磁场力的作用下继续合金化处理30分钟。在铝合金液温度1000℃下用高速旋转通入氩气除气机，测定氢含量，当含氢量降低至H≤0.2ml/100gAl。将合金液注入半连续热顶铸造机内进行直接水冷铸造，铸造温度950℃。将铸成的￠76mm棒坯锯切成适当长度。配合挤压机热挤压，在棒温500℃下挤压成含锶量Sr30％，￠9.5-9.8mm光滑铝锶合金线材。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前题下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1、一种无变质潜伏期高锶含量铝锶合金线材的制造方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
1)将所需重量的铝锭熔化并加热至900-1100℃，在电磁力作用下将用铝罐密封的金属锶分批压入过热的铝液中熔化，其中铝和锶的重量比为，铝70-80∶锶20-30；
2)待金属锶全部加入并熔解完毕，继续在900-1100℃保温并在电磁力的作用下充分合金化20-30分钟；
3)利用600转/分高速旋转除气机，通氩气在900-1100℃温度下除气约20-30分钟，动态测量氢含量H≤0.2ml/100gAl；
4)将除气处理后的铝锶合金液注入半连续铸造机分流盘上直接水冷铸造成棒材，铸造温度900-1000℃；
5)将棒材铸切成适合于挤压的短棒坯料，并将坯料加热至400-600℃进行热挤压，挤压出直径和长度不等的线材。
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