CN103469027A - 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法 - Google Patents

一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103469027A
CN103469027A CN2013103574944A CN201310357494A CN103469027A CN 103469027 A CN103469027 A CN 103469027A CN 2013103574944 A CN2013103574944 A CN 2013103574944A CN 201310357494 A CN201310357494 A CN 201310357494A CN 103469027 A CN103469027 A CN 103469027A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
silicon
lanthanum
minutes
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013103574944A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103469027B (zh
Inventor
胡志
闫洪
阮先明
熊俊杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Youbiao E Commerce Suzhou Co Ltd
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201310357494.4A priority Critical patent/CN103469027B/zh
Publication of CN103469027A publication Critical patent/CN103469027A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103469027B publication Critical patent/CN103469027B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法，所述合金各组分的重量百分比是硅为9.0~13.5%，镧为0.08~0.45%，余量为铝；制备方法是将石墨坩埚中铝-硅合金加热至熔化后，在770~790℃温度按上述重量百分比加入镧或铝-镧中间合金，保温5~8分钟；然后进行间歇超声处理，超声强度为10w/cm2~38w/cm2，每次超声时间为20~30秒，间歇时间20~30秒，超声处理时间总计为3~8分钟；待合金熔体降温至720~740℃，保温31~180分钟后浇注成形。本发明能明显促进α-Al相的细化、球化；使针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织与力学性能得到显著的改善，且其工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。

Description

一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法
技术领域
本发明属于铝硅合金及制备技术领域。
背景技术
铝-硅（Al-Si）合金是铝基合金中最重要的一个系类，具有简单的共晶型相图，其共晶温度为577℃，共晶成分为12.6 wt.% Si。铝硅合金的铸造性能优良，无热裂及疏松倾山，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．过氧化氧等的腐蚀作用；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。
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。其中稀土元素La对Al-Si合金具有显著的变质能力，江西理工大学刘政等利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料，研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。金城造纸集团陈继飞等研究了不同量稀土La对Al-17Si-xLa合金微观组织的影响，发现稀土La对二元过共晶Al-Si合金中的Si相有变质作用。北京大学张启运等采用稀士熔盐电解法及熔盐直接反应法对在Al-Si合金中定量添加的稀土元素La，发现稀土元素La对Al-Si合金具有良好的变质作用。
超声波在Al-Si 熔体中传播时，会产生正压相和负压相，破坏熔体的结构完整性, 使声阻连续性降低, 熔体对声能吸收的微区差异性提高, 近程有序度下降, 增加结晶核心。东北大学李英龙等研究了从压铸至凝固全过程经超声作用下共晶成分和过共晶成分Al-20Si合金组织和性能的影响。结果表明：超声对初晶Si和共晶Si组织具有双重细化作用，使Si破碎变成颗粒状，合金的机械强度和塑性得到改善。合肥工业大学杨俊等研究了超声功率（300-1600W）、超声时间（20-100s）、超声温度（600-680℃）对过共晶成分Al-20Si合金组织和性能的影响，超声处理可以显著提高A1-20%Si合金的抗拉强度和延伸率。上海大学刘清梅研究了侧部导入超声处理对共晶Al-12.5Si合金凝固特性的影响，研究发现在凝固过程（共晶反应区577-660℃）中进行超声处理能显著细化共晶硅相，改善其形貌及分布。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种稀土元素镧（La）合金化铝硅合金及制备方法，该方法能有效改善初晶硅、共晶硅的形态及分布，以提高合金的力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的稀土元素镧合金化铝硅合金，所述的合金的各组分的重量百分比为：硅为9.0-13.5%，镧为0.08~0.45%，余量为铝。
本发明所述的一种稀土元素镧合金化铝硅合金的制备方法，其特征是将石墨坩埚中铝-硅（Al-Si）合金加热至熔化后，在770~790℃温度按上述重量百分比加入镧或铝-镧中间合金，保温5~8分钟；然后进行间歇超声处理，待合金熔体降温至720~740℃，保温31~180分钟后浇注成形。
本发明所述的间歇超声处理是：超声强度为10w/cm2~38w/cm2，每次超声时间为20~30秒，间歇时间20~30秒，超声处理时间总计为3~8分钟。
本发明的技术效果是：超声作用下稀土La的加入能明显促进α-Al相的细化、球化；使针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织与力学性能得到显著的改善。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为实施例4条件下制备的合金铸态的显微组织。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
将含硅为9.0%（重量百分比）的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780℃加入Al-La中间合金并保温5分钟，其中稀土元素La占合金总重量的0.08%；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为10w/cm2，超声处理时间总计为3分钟，每次超声时间为25秒，间歇时间25秒；最后将合金熔体降至720℃保温31分钟后，在金属型模具中浇铸成型。
实施例2。
将含硅为9.8%（重量百分比）的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在790℃加入稀土元素La金属并保温6分钟，其中稀土元素La占合金总重量的0.09%；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为20w/cm2，超声处理时间总计为4分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间20秒；最后将合金熔体降至720℃保温61分钟后，在金属型模具中浇铸成型。
实施例3。
将含硅为12.0%（重量百分比）的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780℃加入稀土元素La金属并保温8分钟，其中稀土元素La占合金总重量的0.14%；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为25w/cm2，超声处理时间总计为5分钟，每次超声时间为20秒，间歇时间20秒；最后将合金熔体降至720℃保温181分钟后，在金属型模具中浇铸成型。
实施例4。
将含硅为12.8%（重量百分比）的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780℃加入Al-La中间合金并保温7分钟，其中稀土元素La占合金总重量的0.32%；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为30w/cm2，超声处理时间总计为6分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间30秒；最后将合金熔体降至730℃保温121分钟后，在金属型模具中浇铸成型。
实施例5。
将含硅为13.5%（重量百分比）的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在770℃加入Al-La中间合金并保温8分钟，其中稀土元素La占合金总重量的0.45%；然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为38w/cm2，超声处理时间总计为8分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间30秒；最后将合金熔体降至730℃保温121分钟后，在金属型模具中浇铸成型。
将实施例4制得的铸锭取样，经打磨、抛光、腐蚀后在光学显微镜下观察合金显微组织，如附图1（实施例4）所示。从附图1中可以看出，稀土La的加入能明显促进α-Al相的细化、球化；使带尖角的块状初晶硅消失；针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织得到明显的改善。

Claims (2)

1.一种稀土元素镧合金化铝硅合金，其特征是合金的各组分的重量百分比是：硅为9.0-13.5%，镧为0.08~0.45%，余量为铝。
2.权利要求1所述的合金的制备方法，其特征是将石墨坩埚中铝-硅合金加热至熔化后，在770~790℃温度按上述重量百分比加入镧或铝-镧中间合金，保温5~8分钟；然后进行间歇超声处理，待合金熔体降温至720~740℃，保温31~180分钟后浇注成形；
所述的间歇超声处理是：超声强度为10w/cm2~38w/cm2，每次超声时间为20~30秒，间歇时间20~30秒，超声处理时间总计为3~8分钟。
CN201310357494.4A 2013-08-16 2013-08-16 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法 Active CN103469027B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310357494.4A CN103469027B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310357494.4A CN103469027B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103469027A true CN103469027A (zh) 2013-12-25
CN103469027B CN103469027B (zh) 2016-02-03

Family

ID=49794064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310357494.4A Active CN103469027B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103469027B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103924127A (zh) * 2014-03-21 2014-07-16 南昌大学 铝镧镱三元中间合金的制备方法
CN104178649A (zh) * 2014-09-01 2014-12-03 南昌大学 一种高性能镧镱铝合金的制备方法
CN104328293A (zh) * 2014-11-07 2015-02-04 山东大学 一种铝合金熔体中铝晶粒异质形核强化剂及其制备方法和应用
CN105568077A (zh) * 2015-12-28 2016-05-11 新疆众和股份有限公司 一种焊接用铝硅共晶合金杆及其制备工艺
CN112626392A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 成都慧腾创智信息科技有限公司 一种铸造铝硅合金及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578144A (en) * 1994-07-19 1996-11-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High-strength, high-ductility cast aluminum alloy and process for producing the same
CN102220523A (zh) * 2011-06-12 2011-10-19 南昌大学 一种高能超声制备铝-镧中间合金的方法
CN103045911A (zh) * 2012-07-17 2013-04-17 南昌大学 一种高能超声制备铝钇中间合金的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578144A (en) * 1994-07-19 1996-11-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High-strength, high-ductility cast aluminum alloy and process for producing the same
CN102220523A (zh) * 2011-06-12 2011-10-19 南昌大学 一种高能超声制备铝-镧中间合金的方法
CN103045911A (zh) * 2012-07-17 2013-04-17 南昌大学 一种高能超声制备铝钇中间合金的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张启运 等: "稀土元素对Al-Si共晶合金的变质作用", 《金属学报》 *
杨俊 等: "高能超声对Al-20Si合金组织和力学性能的影响", 《特种铸造及有色合金》 *
郑朝贵 等: "冷却速度和变质剂添加浓度对Al-Si共晶合金变质作用的影响", 《金属学报》 *
陈继飞 等: "稀土La对Al-Si合金的变质作用机理研究", 《铸造技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103924127A (zh) * 2014-03-21 2014-07-16 南昌大学 铝镧镱三元中间合金的制备方法
CN104178649A (zh) * 2014-09-01 2014-12-03 南昌大学 一种高性能镧镱铝合金的制备方法
CN104328293A (zh) * 2014-11-07 2015-02-04 山东大学 一种铝合金熔体中铝晶粒异质形核强化剂及其制备方法和应用
CN105568077A (zh) * 2015-12-28 2016-05-11 新疆众和股份有限公司 一种焊接用铝硅共晶合金杆及其制备工艺
CN112626392A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 成都慧腾创智信息科技有限公司 一种铸造铝硅合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103469027B (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103305726B (zh) 一种纳米级碳化硅铝合金棒的制备方法
CN103469027B (zh) 一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法
CN102392165B (zh) 一种具有高强度的变形镁合金及其挤压材的制备方法
CN104722945A (zh) 一种超细晶铝合金焊丝及其制备方法
CN102876933A (zh) 一种Al-Si-Nd稀土铸造铝合金及其制备方法
CN103451491B (zh) 一种稀土元素铕合金化铝硅合金及制备方法
CN102443713A (zh) 一种制备Mg-Al-Zn-xLa稀土镁合金半固态浆料的方法
CN103074530B (zh) 一种高强耐热镁合金的制备方法
CN109468496A (zh) 一种耐热压铸铝合金及其制备方法
CN107841665A (zh) 一种含稀土钪及铒的高强高韧铝合金板材及其制备方法
CN103469022B (zh) 一种铝-硅-钐铸造铝合金及制备方法
CN103469026B (zh) 一种稀土元素镱合金化铝硅合金及制备方法
CN103074528B (zh) 一种用超声原位合成法制备稀土耐热镁合金
CN105234356B (zh) 一种变质剂诱导孕化铝合金半固态浆料的制备方法
CN103469028B (zh) 一种稀土元素镨合金化铝硅合金及制备方法
CN103451489B (zh) 一种稀土元素钐合金化铝硅合金及制备方法
CN102796923B (zh) 过共晶铝-硅合金熔体复合处理方法
Li et al. Semi-solid 6061 aluminum alloy slurry prepared by serpentine channel pouring process and its rheo-diecasting
CN109338132B (zh) 一种稀土变形镁合金坯料制备方法
CN102002618B (zh) 一种优化镁合金铸态组织的熔体过热处理方法
CN102776398A (zh) 一种用高能超声制备镁钆中间合金的方法
CN110408823A (zh) 一种高导热铝合金及其制备方法
CN103451490B (zh) 一种铝-硅-镨铸造铝合金及制备方法
CN104404330A (zh) 一种高强度高塑性稀土镁合金及其制备方法和应用
Qingxiu et al. Study on in-situ Mg2Si/Al-Si composites with different compositions

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200929

Address after: 215600 station 0002, 20th floor, building A-1, shazhouhu science and Technology Innovation Park, Huachang Road, yangshe Town, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province (cluster registration)

Patentee after: Youbiao e-commerce (Suzhou) Co., Ltd

Address before: 999 No. 330031 Jiangxi province Nanchang Honggutan University Avenue

Patentee before: Nanchang University