CN101994045B - 一种铝锆中间合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝锆中间合金，在铝中含有重量含量为9～10％的锆。在本发明公开的铝锆中间合金中，通过提高锆元素的含量至10％左右，有利于形成较多的块状Al3Zr化合物，并且块状Al3Zr化合物的尺寸降低至20～100微米，其分布更加均匀、弥散，将本发明公开的铝锆中间合金应用于铝合金制造过程，可以减少铝合金发生Al3Zr化合物偏析的风险，提高铝合金材料的使用性能。本发明还公开了一种铝锆中间合金的制备方法。

Description

一种铝锆中间合金的制备方法

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，尤其涉及一种铝锆中间合金及制备方法。 

背景技术

在工业生产中，微量的锆添加运用于超轻的铝锂合金以及Al-Zn-Mg-Cu高强度铝合金中，其作用：一是细化铸态晶粒，二是铸锭均匀化处理时形成均匀弥散的Al3Zr，抑制变形加工再结晶行为，控制晶粒大小和形状；同时，还可提高Al-Zn-Mg-Cu合金的淬透性、可焊性、断裂韧性、抗应力腐蚀性能等综合性能。 

在铝合金中锆的添加量为0.1％～0.3％，在铝合金制造过程中，将含锆3％～4％的铝锆中间合金铸块加入铝熔体。由于铝锆中间合金熔点达950℃～1050℃，不易溶解，因此对熔炼铸造过程工艺参数要求严格，否则极易在铝合金熔体中形成含锆化合物偏析聚集区，进而导致在铝锂合金中出现含锆化合物偏析。 

经长期跟踪检测表明，含锆化合物偏析除与铸造工艺不适当外，还与铝锆中间合金质量，即大尺寸Al3Zr化合物以及该化合物聚集等组织缺陷有关。 

传统的铝锆中间合金制作方法中，由于制作过程熔化炉加热温度高，时间长，吸气严重，且浇注过程冷却强度小，铸块组织中难免会形成疏松缩孔、夹渣、大量的大尺寸Al3Zr化合物及其化合物聚集等组织缺陷。当这种伴有组织缺陷的铝锆中间合金铸块直接加入铝合金熔体中后，不适当的铸造工艺往往容易导致铝锆中间合金中大尺寸Al3Zr化合物及其化合物溶解不充分，随即形成“胶状粒子”直接遗传至被添加铝合金材料中，由于该类化合物偏聚区不确定性和不易探伤检测等，严重影响被添加铝合金材料的使用性能。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝锆中间合金和制备方法，可以提高铝合金材料的使用性能。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种铝锆中间合金，在铝中含有重量含量为9～10％的锆。 

优选的，上述铝锆中间合金，在铝中含有重量含量为10％的锆。 

一种铝锆中间合金的制备方法，依次包括如下过程： 

备料：用原铝液和海绵锆粉作为原料，按照铝锆中间合金中各元素含量要求进行配料计算，并分别称取上述原料备用，具体的，在铝中含有重量含量为9～10％的锆； 

熔炼：烘炉后加入所述原铝液和海绵锆粉，然后升温熔化，待炉中的金属全熔化后，对熔体进行搅拌、除气排渣和降温； 

铸造：用半连续铸造法将降温后的熔体铸造成铸棒； 

挤压加工：对铸棒进行锯切车皮和挤压加工。 

优选的，在上述方法中，在挤压加工之后进一步包括：金相组织检测、结果对比分析和锯切加工。 

由此可见，本发明的有益效果为：在本发明公开的铝锆中间合金中，通过提高锆元素的重量含量至10％左右，有利于形成较多的块状Al3Zr化合物，并且块状Al3Zr化合物的尺寸降低至20～100微米，其分布更加均匀、弥散，将本发明公开的铝锆中间合金应用于铝合金制造过程，可以减少铝合金发生Al3Zr化合物偏析的风险，提高铝合金材料的使用性能。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1-a为传统的铝锆中间合金50倍率下的金相组织图； 

图1-b为传统的铝锆中间合金200倍率下的金相组织图； 

图2-a为本发明公开的铝锆中间合金50倍率下的金相组织图； 

图2-b为本发明公开的铝锆中间合金200倍率下的金相组织图； 

图3为本发明公开的铝锆中间合金制备方法的流程图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。 

实施例一 

铝锆中间合金 

在铝中含有重量含量为9～10％的锆。 

实施例二 

铝锆中间合金 

在铝中含有重量含量为10％的锆。 

在图1-a和图1-b所示的传统铝锆中间合金的金相组织图中，可以看到Al3Zr化合物呈细条状，且出现较多的Al3Zr化合物偏聚。在图2-a和图2-b所示的本发明公开的铝锆中间合金的金相组织图中，可以看到Al3Zr化合物呈块状，其尺寸降低至20～100微米，并且分布更加均匀、弥散。 

在本发明实施例一和实施例二公开的铝锆中间合金中，通过提高锆元素的含量至10％左右，有利于形成较多的块状Al3Zr化合物，并且块状Al3Zr化合物的尺寸降低至20～100微米，其分布更加均匀、弥散，将本发明公开的铝锆中间合金应用于铝合金制造过程，可以减少铝合金发生Al3Zr化合物偏析的风险，提高铝合金材料的使用性能。 

实施例三 

铝锆中间合金的制备方法 

参见图3，图3为本发明公开的铝锆中间合金的制备方法的流程图。包括： 

步骤S1：备料，用原铝液和海绵锆粉作为原料，按照铝锆中间合金中各元素含量要求进行配料计算，并分别称取上述原料备用。 

原铝液中铝元素的含量为99.9％，海绵锆粉中锆元素的含量为99％，按照在铝中含有9～10％的锆元素含量要求进行配料，并分别称取原铝液和海绵锆粉备用。 

步骤S2：熔炼，烘炉后加入所述原铝液和海绵锆粉，然后升温熔化，待炉中的金属全熔化后，对熔体进行搅拌、除气排渣和降温。 

在烘炉之后，将在备料过程中称取的原铝液和海绵锆粉加入炉中，在原料熔化之后，对熔体进行均匀搅拌、精炼除气排渣，可以减少中间合金中的气体含量和夹渣几率，之后对熔体进行降温。 

步骤S3：铸造，用半连续铸造法将降温后的熔体铸造成铸棒。 

当熔体降温后直接进行水冷半连续铸造，将熔体铸造成铸棒。采用水冷半连续铸造，可以增大铝锆中间合金的冷却强度，减小大尺寸块状Al3Zr化合物及其聚集程度。在实施中，可以将熔体铸造成直径为162毫米的圆棒。 

步骤S4：挤压加工，对铸棒进行锯切车皮和挤压加工。 

在对铸棒进行锯切车皮之后，在挤压机上将铸棒(即直径为162毫米的圆棒)挤压为直径为30毫米的圆棒。通过挤压加工，可以使铝锆中间合金铸棒中Al3Zr块状化合物充分破碎，均匀弥散分布。 

在本发明公开的铝锆中间合金制备过程中，通过提高锆元素的含量至10％左右，有利于形成较多的块状Al3Zr化合物，并且块状Al3Zr化合物的尺寸降低至20～100微米，其分布更加均匀、弥散，将本发明公开的铝锆中间合金应用于铝合金制造过程，可以减少铝合金发生Al3Zr化合物偏析的风险，提高铝合金材料的使用性能。 

优选的，在挤压加工之后，可以进一步包括金相组织检测、结果对比分 析和锯切加工。对经过挤压加工的铝锆中间合金圆棒进行金相组织检测，并根据检测结果进行比对分析，判断该铝锆中间合金圆棒是否合格，若不合格则不能使用，若合格则对其进行锯切加工。锯切加工的过程具体为：将直径为30毫米的铝锆中间合金圆棒锯切成直径为30毫米、长度为30毫米的小块。在铝合金制造过程中，当铝锆中间合金的体积较小时，可以有效的减小将铝锆中间合金加入铝熔体中时产生的温度降幅，使得铝锆中间合金可以更均匀、更有效的在铝熔体中熔化，进而减少铝合金发生Al3Zr化合物偏析的风险，提高铝合金材料的使用性能。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。 

本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。 

Claims (2)

1.一种铝锆中间合金的制备方法，其特征在于，依次包括如下过程：

备料：用原铝液和海绵锆粉作为原料，按照铝锆中间合金中各元素含量要求进行配料计算，并分别称取上述原料备用，具体的，在铝中含有重量含量为9～10％的锆；

熔炼：烘炉后加入所述原铝液和海绵锆粉，然后升温熔化，待炉中的金属全熔化后，对熔体进行搅拌、除气排渣和降温；

铸造：用半连续铸造法将降温后的熔体铸造成铸棒；

挤压加工：对铸棒进行锯切车皮和挤压加工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在挤压加工之后进一步包括：金相组织检测、结果对比分析和锯切加工。

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