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
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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