CN103866166A

CN103866166A - 一种铝合金制备工艺

Info

Publication number: CN103866166A
Application number: CN201410077232.7A
Authority: CN
Inventors: 王立生; 张振栋; 刘春海; 王永宁; 朱志华; 李昌海
Original assignee: CITIC Dicastal Co Ltd
Current assignee: CITIC Dicastal Co Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US9677157B2; US20150252450A1

Abstract

本发明公开了一种铝合金制备工艺，包括以下步骤：第一步：加入ZL101铝锭全部熔化后覆盖熔体；第二步：加入变质剂Te、Sb其中的一种后保温；第三步：加入稀土元素La、Ce、Y、Hf其中的一种或几种后保温。将经上述处理后的ZL101合金熔体经精炼后便可浇注成锭或零件，冷却后便可得高韧性ZL101铝硅合金。本发明采用稀土元素、长效变质剂的联合作用实现α-Al及共晶Si的形貌可控，抑制了凝固过程中α-Al树枝晶的形成及长条状共晶硅的生成，从而制备出高韧性的ZL101铝硅合金。

Description

一种铝合金制备工艺

技术领域

本发明涉及金属材料制备，尤其是一种ZL101铝硅合金制备工艺。

背景技术

Al-Si合金具有优异的铸造性能和良好的机械性能与物理化学性能，是铝基铸造合金中最重要的一个系列，占铝铸件总产量的85%～90%。铸造Al-Si合金的机械性能取决于初晶α-Al、共晶硅、二次相金属间化合物及孔隙的形态、大小与分布。

晶粒细化可同时提高铝合金强度及延伸率，改善机械性能、改善凝固时的补缩能力、提高铸件致密度、减少铸造疏松和裂纹，改善第二相的分布及提高铸件表面光洁度等。

传统的晶粒细化方法是向铝合金中加入铝钛硼晶粒细化剂，由于传统成型模式下铸造合金的晶粒度已达到极限，因此，目前的细化方法较难满足汽车、航空航天领域对于高韧性铝合金的需求。其它获得细晶的方法，如快速凝固、喷射沉积在复杂零件的直接铸造成型方面存在应用瓶颈，因此，在不降低强度的前提下，如何获得高韧性铝硅合金的制备是高性能铝硅合金发展的主要难点之一。

文献检索发现，张亦杰等（AlTiB纳米晶粒细化剂对ZL101合金力学及阻尼性能的影响，稀有金属材料与工程，2006，35（3）：476-479）通过晶粒细化，可使ZL101合金的延伸率由原来的3.9%提高至6.5%。虽然通过该方法可以有效提高铝硅合金的延伸率，但对于汽车、航空航天领域高韧性（延伸率大于12%）的需求仍有很大差距。

发明内容

本申请针对现有生产技术中铝硅合金延伸率偏低的缺点，提供一种高韧性ZL101铝硅合金制备技术。本发明通过晶体生长控制技术，实现凝固过程中α-Al及共晶Si的形貌可控。

本发明所采用的技术方案如下：

（1）加入ZL101铝硅合金全部熔化后覆盖熔体；

（2）加入变质剂Te、Sb其中的一种后保温；

（3）加入稀土元素La、Ce、Y、Hf其中的一种或几种后保温；

将经上述处理后的ZL101铝硅合金熔体经精炼后便可浇注成锭或零件，冷却后便可得高韧性ZL101铝硅合金。

步骤（2）中， Te、Sb的加入温度在680℃～740℃之间，加入总量为铝硅合金熔体质量的0.1～0.5%，保温时间为15～60 min。

步骤（3）中，元素La、Ce、Y、Hf的加入温度在700℃～730℃之间，加入总量为铝硅合金熔体质量的0.1～1%，保温时间为5～15 min。

与现有工艺相比，本发明采用稀土元素、长效变质剂的联合作用实现α-Al及共晶Si的形貌可控，抑制了凝固过程中α-Al树枝晶的形成及长条状共晶硅的生成，从而制备出高韧性的ZL101铝硅合金。

具体实施方式

结合本发明的内容提供以下实施例，对本发明作进一步的理解。

实施例1 ：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到680℃时，加入铝硅合金熔体质量0.1%的Te，保温15 min。待熔体温度为700℃加入铝合金熔体质量的0.1%La，保温5min，精炼后浇入模具内便得具有良好机械性能的ZL101铝硅合金，α-Al呈椭圆形，共晶硅呈短棒状。对合金试棒进行T6处理后作拉伸实验，其延伸率为12%，抗拉强度为300MPa。

实施例2 ：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到740℃时，加入铝硅合金熔体质量的0.5%Sb，保温60 min。待熔体温度为730℃加入铝硅合金熔体质量0.3%的La、0.3%的Ce、0.2%的Y、0.2%的Hf，保温15min，精炼后浇入模具内便得具有良好机械性能的ZL101铝硅合金，α-Al呈球形，共晶硅呈近球状。对合金试棒进行T6处理后作拉伸实验，其延伸率为18%，抗拉强度为290MPa。

实施例3 ：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到710℃时，加入铝硅合金熔体质量0.2%的Te、0.1%的Sb，保温40 min。待熔体温度为715℃加入铝硅合金熔体质量0.2%的La、0.3%的Y，保温10min，精炼后浇入模具内便得具有良好机械性能的ZL101铝硅合金，α-Al呈椭圆形，共晶硅呈短棒状。对合金试棒进行T6处理后作拉伸实验，其延伸率为16%，抗拉强度为295MPa。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims

1.一种铝合金制备工艺，包括以下步骤：

第一步：加入ZL101铝硅合金全部熔化后覆盖熔体；

第二步：加入变质剂Te、Sb其中的一种后保温；

第三步：加入稀土元素La、Ce、Y、Hf其中的一种或几种后保温；

第二步中，加入温度在680℃～740℃之间，加入总量为铝硅合金熔体质量的0.1～0.5%，保温时间为15～60 min；

第三步中，加入温度在700℃～730℃之间，加入总量为铝硅合金熔体质量的0.1～1%，保温时间为5～15 min。

2.按照权利要求1所述的一种铝合金制备工艺，其特征在于：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到680℃时，加入铝硅合金熔体质量0.1%的Te，保温15 min；待熔体温度为700℃加入铝合金熔体质量的0.1%La，保温5min，精炼后浇入模具内。

3.按照权利要求1所述的一种铝合金制备工艺，其特征在于：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到740℃时，加入铝硅合金熔体质量0.5%的Sb，保温60 min；待熔体温度为730℃加入铝硅合金熔体质量0.3%的La、0.3%的Ce、0.2%的Y、0.2%的Hf，保温15min，精炼后浇入模具内。

4.按照权利要求1所述的一种铝合金制备工艺，其特征在于：将ZL101铝硅合金10Kg放入坩埚中熔化，温度达到710℃时，加入铝硅合金熔体质量0.2%的Te、0.1%的Sb，保温40 min；待熔体温度为715℃加入铝硅合金熔体质量0.2%的La、0.3%的Y，保温10min，精炼后浇入模具内。