CN103305729A - 制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法 - Google Patents

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艾振海
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李海深
高海涛
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Abstract

本发明公开了一种制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，步骤如下：按合金成分要求称取所需工业纯铝、工业硅、金属镁、金属铜、铝锶中间合金等原料，并对所有材料进行预热处理；预热、除渣、除气、静置，即可获得浇铸铸锭得新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金。本方法制备的合金中添加的Sr对α（Al）枝晶生长有显著的影响，Sr能使α（Al）枝晶数量增加，并且能够使未变质时的一次枝晶明显变短小，且二次枝晶也得到改善变小，经热处理后，硅相呈细小点状或球状，从而保证了Mg2Si强化机体的作用及铝基体的塑性得到充分发挥，从而提高了铝合金的性能。

Description

制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法
技术领域
本发明属于有色金属材料制备技术领域，涉及一种综合性能优良的Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金与钢铁相比具有比强度高、比刚度高、导热性好、耐蚀性好等优点，因此铝合金在航天航空工业、高速列车、汽车工业以及其他工业领域得以大量的推广和应用，是理想的轻量化材料。
铸造铝合金ZL102的主要成分为Si10.0～13.0；Fe≤0.7；Cu≤0.3；Mn≤0.5；Mg≤0.1；Zn≤0.1；Ti≤0.20，其铸态抗拉强度要求σb≥145MPa，延伸率δ≥4%。本发明在该合金的基础上进一步进行了改进，获得了性能更加优良的合金材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，本发明制备的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金铸态抗拉强度在245～275Mpa之间，延伸率在5%～8%之间，在T6状态下抗拉强度355～385Mpa之间，延伸率在9.5%～14%之间，突破了类似牌号铸造铝合金力学性能不高的瓶颈。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，步骤如下：
⑴按合金成分要求称取所需工业纯铝、工业硅、金属镁、金属铜、铝锶中间合金等原料，并对所有材料进行预热处理；
⑵在熔化炉中加入步骤⑴中预热好的工业纯铝、工业硅，点火加热升温；
⑶待所加原料全部熔化完成后，调整温度至740～760℃，将步骤⑴中预热好的金属镁、金属铜压入铝液底部，充分搅拌10分钟；
⑷温度达到730～750℃左右时，使用喷粉机加入总重量0.1～0.2%的无钠精炼清渣剂，进行除渣操作过程；
⑸除渣完成后，将步骤⑴中预热好的铝锶中间合金投入炉中，充分搅拌8～10分钟；
⑹调整温度至710～730℃，向合金熔体中通入氮气，进行除气操作过程，除气时间为40～60分钟；
⑺合金熔体静置，控制温度680～700℃时，浇铸铸锭得新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金。
而且，制备的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的成分如下：
。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明是在原有牌号ZL102的铸造铝合金基础上，对成分加以严格的控制，使合金成分更均匀、性能更加稳定，其表面呈现出细密的鱼鳞状表面，在其制备过程中添加了0.01%～0.02%的变质元素锶，改善了以粗大针状或片状形态存在且严重割裂基体的共晶硅。
2、本方法制备的合金中添加的Sr对α（Al）枝晶生长有显著的影响，Sr能使α（Al）枝晶数量增加，并且能够使未变质时的一次枝晶明显变短小，且二次枝晶也得到改善变小，经热处理后，硅相呈细小点状或球状，从而保证了Mg2Si强化机体的作用及铝基体的塑性得到充分发挥，从而提高了铝合金的性能。
3、本发明制备的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金铸态抗拉强度在245～275Mpa之间，延伸率在5%～8%之间，在T6状态下抗拉强度355～385Mpa之间，延伸率在9.5%～14%之间，突破了类似牌号铸造铝合金力学性能不高的瓶颈，其较高的强度和延伸率可满足支架类及进气歧管等零部件的生产要求，可以满足汽车行业及其它领域对该类材料的需求。
4、本发明制备的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金是一种全新的铝合金材料，可替代铸铁、原有牌号铝合金等材料，用于汽车发电机支架、发动机支架、进气歧管、动力转向系统等零件的生产。
附图说明
图1为未加锶的Al-Si-Mg-Cu合金高倍金相组织，可见明显的粗针状的共晶硅；
图2为铸态下的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金高倍金相组织，粗针状的共晶硅已变为短杆状或球粒状；
图3为热处理后的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金高倍金相组织，硅相呈细小点状或球状。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
以下实施例使用的上海虹光金属熔剂厂生产的HGJ-2型无钠精炼清渣剂，其他厂家来源的无钠精炼清渣剂也可以实现本发明，无钠精炼清渣剂也被叫做无钠清渣剂。
一种制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，步骤如下：
⑴按合金成分要求称取所需工业纯铝、工业硅、金属镁、金属铜、铝锶中间合金等原料，并对所有材料进行预热处理。
⑵在熔化炉中加入步骤⑴中预热好的工业纯铝、工业硅，点火加热升温。
⑶待所加原料全部熔化完成后，调整温度至740～760℃，将步骤⑴中预热好的金属镁、金属铜压入铝液底部，充分搅拌10分钟。
⑷温度达到730～750℃左右时，使用喷粉机加入总重量0.1～0.2wt%的上海虹光金属熔剂厂HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂，进行除渣操作过程。
⑸除渣完成后，将步骤⑴中预热好的铝锶中间合金投入炉中，充分搅拌8～10分钟。
⑹调整温度至710～730℃，向合金熔体中通入氮气，进行除气操作过程，除气时间为40～60分钟。
⑺合金熔体静置15分钟，控制温度680～700℃时，浇铸铸锭得新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金。
制备的合金的主要化学成分如下表1：
Figure BDA00003198012900031
实施例1
一种新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金，制备方法如下：
⑴称取工业纯铝15745Kg、工业硅2070Kg、金属镁75Kg、金属铜70Kg、铝锶中间合金（AlSr10）40Kg，原料总重18000Kg，将所有原料投入250℃的恒温预热干燥炉中干燥2.5小时。
⑵在20T蓄热熔炼炉中加入预热好的工业纯铝、工业硅，设置温度750℃，点火加热升温。
⑶待所加原料全部熔化完成后，调整温度至750℃左右，将步骤⑴中预热好的金属镁、金属铜压入铝液底部，充分搅拌10分钟。
⑷温度达到740℃左右时，使用喷粉机加入总重28Kg的上海虹光金属熔剂厂HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂，进行除渣操作过程。
⑸除渣完成后，将步骤⑴中预热好的铝锶中间合金投入炉中，充分搅拌10分钟。
⑹调整温度至720℃左右，调整氮气流量，进行除气操作过程，除气时间为50分钟。
⑺合金熔体静置15分钟，控制温度680℃时，浇铸铸锭。
实施例2
一种新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金，制备方法如下：
⑴称取工业纯铝14441Kg、工业硅1900Kg、金属镁66Kg、金属铜60Kg、铝锶中间合金（AlSr10）33Kg，原料总重16500Kg，将所有原料投入250℃的恒温预热干燥炉中干燥2.5小时。
⑵在20T蓄热熔炼炉中加入预热好的工业纯铝、工业硅，设置温度750℃，点火加热升温。
⑶待所加原料全部熔化完成后，调整温度至750℃左右，将步骤⑴中预热好的金属镁、金属铜压入铝液底部，充分搅拌10分钟。
⑷温度达到740℃左右时，使用喷粉机加入总重25Kg的上海虹光金属熔剂厂HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂，进行除渣操作过程。
⑸除渣完成后，将步骤⑴中预热好的铝锶中间合金投入炉中，充分搅拌10分钟。
⑹调整温度至720℃左右，调整氮气流量，进行除气操作过程，除气时间为50分钟。
⑺合金熔体静置15分钟，控制温度680℃时，浇铸铸锭。

Claims (2)

1.一种制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，其特征在于：步骤如下：
⑴按合金成分要求称取所需工业纯铝、工业硅、金属镁、金属铜、铝锶中间合金，并对所有原料进行预热处理；
⑵在熔化炉中加入步骤⑴中预热好的工业纯铝、工业硅，点火加热升温；
⑶待所加原料全部熔化完成后，调整温度至740～760℃，将步骤⑴中预热好的金属镁、金属铜压入铝液底部，充分搅拌；
⑷温度达到730～750℃左右时，使用喷粉机加入总重量0.1～0.2%的无钠精炼清渣剂，进行除渣操作过程；
⑸除渣完成后，将步骤⑴中预热好的铝锶中间合金投入炉中，充分搅拌8～10分钟；
⑹调整温度至710～730℃，向合金熔体中通入氮气，进行除气操作过程，除气时间为40～60分钟；
⑺合金熔体静置，控制温度680～700℃时，浇铸铸锭得新型Al-Si-Mg-Cu-Sr铸造合金。
2.根据权利要求1所述的制备新型Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的方法，其特征在于：制备的Al-Si-Mg-Cu-Sr合金的成分如下：
Figure FDA00003198012800011
。
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