CN102876933A - 一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法，将上述合金熔体保温10~15分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温10~15分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。本发明的技术效果是：稀土Nd的加入能明显改善合金中硅相的形态并能细化α相组织，使得块状初生硅消失，并且共晶硅由粗大针状变为点状或短杆状。本发明工艺简单、安全可靠、操作方便，且无三废污染。

Description

一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝硅合金，具体涉及一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法。 
背景技术
铝合金作为金属材料中典型的轻质材料，具有高强度、低密度、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优良特性，在机械、化工、汽车、建筑、航空、航天领域得以广泛应用。对铝合金铸锭来说，细化晶粒可使其内部组织均匀，减少偏析，提高塑性，防止裂纹和缩孔等缺陷。
ZL102铝合金的铸造性能优良,无热裂及疏松倾向，气密性较高。其密度小，耐蚀性好，可在受大气.海水腐蚀的环境中使用，可承受工业气氛的环境中浓硝酸.过氧化氢等的腐蚀作用；焊接性能也好。但该合金的力学性能低，耐热性和切削加工性差。国家标准GB/T1173-1995规定，铸态ZL102铝合金抗拉强度为155MPa。
稀土元素具有独特的电子层结构及物理化学性质，有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋偶合特性，对铝合金的影响也相当独特。稀土元素的变质作用具有长效性及重熔稳定性特点，比其他变质剂要好，且具有较好的脱氧和脱硫能力。
国内外对稀土铝合金的研究日益增多，但对于稀土Nd作为一种精炼剂和变质剂对Al-Si铸造铝合金的组织及性能的影响还未见报道，因此具有较大的研究价值。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法，Nd以合适的量加入到Al-Si合金中，能有效改善共晶硅的形态及分布，以提高合金的力学性能。
本发明所提供的Al-Si-Nd稀土铸造铝合金，其特征在于：在Al-Si合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为0.1~0.4%的Nd，所述的Al-Si合金中Si的重量百分比为10.0~13.0%，余量为Al。
本发明是这样来实现的，制备方法为：将Al-Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入直径为20~50um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.1~0.4%。在710~760℃温度范围内，将上述合金熔体保温10~15分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温10~15分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。
本发明的技术效果是：在Al-Si铝合金中加入稀土Nd不会提高生产成本，并且稀土Nd的加入能明显改善合金中硅相的形态并能细化α相组织，使得块状初生硅消失，并且共晶硅由粗大针状变为点状或短杆状。本发明工艺简单、安全可靠、操作方便，且无三废污染。
附图说明
图1为Al-10Si合金铸态显微组织。
图2为Al-13Si-0.3Nd合金铸态显微组织。
 
具体实施方式
本发明将通过一下实施实例作进一步说明。
实施实例1：首先将Al-10Si（质量分数）合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为760℃，待金属完全熔化后，保温20分钟，加入除渣剂，搅拌，扒渣，然后加入用铝箔纸包好的六氯乙烷进行除气、精炼。静置后浇铸至金属型模具中制得Al-Si合金铸锭，浇铸温度为710℃。
实施实例2：将Al-11Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入平均直径为20um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.1%。将上述合金熔体在760℃保温10分钟后施加搅拌，搅拌时间为3分钟，搅拌速度为40转/分钟，然后再保温20分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700℃时浇铸取样。
实施实例3：将Al-12Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入平均直径为40um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.2%。将上述合金熔体在730℃保温15分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后再保温15分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至710℃时浇铸取样。
实施实例4：将Al-13Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入平均直径为50um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.3%。将上述合金熔体在740℃保温10分钟后施加搅拌，搅拌时间为3分钟，搅拌速度为40转/分钟，然后再保温20分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700℃时浇铸取样。
实施实例5：将Al-10Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入平均直径为50um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.4%。将上述合金熔体在750℃保温15分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为40转/分钟，然后再保温15分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700℃时浇铸取样。
稀土Nd的加入能明显改善合金中硅相的形态并能细化α相组织，使得块状初生硅消失，并且共晶硅由粗大针状变为点状或短杆状，如附图1（实施实例1）和附图2（实施实例4）所示。本发明工艺简单、安全可靠、操作方便，且无三废污染。

Claims (2)

1. 一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金，其特征在于：在Al-Si合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为0.1~0.4%的Nd，所述的Al-Si合金中Si的重量百分比为10.0~13.0%，余量为Al。
2.一种权利要求1所述的一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金的制备方法，其特征在于：将Al-Si合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入直径为20~50um的稀土Nd颗粒，其中稀土元素Nd占合金总重量的0.1~0.4%，在710~760℃温度范围内，将上述合金熔体保温10~15分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温10~15分钟，最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。
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