CN104911386A - 一种细化铝合金的方法及细化的铝合金 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种细化铝合金的方法及其制造的铝合金。所述的方法包括步骤：(1)将铝合金在770-800摄氏度下熔化；(2)按照铝合金原料质量的0.2-0.6wt.％加入铝合金细化剂，并在770-800摄氏度下保温5-120分钟；并且所述的铝合金细化剂包括原子百分比为50-60％的Zr、原子百分比为20-25％的Co、原子百分比为14-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag；优选地，所述的铝合金细化剂是非晶合金。本发明的有益技术效果包括：细化A356铝合金的晶粒，从而获得力学性能更优异的A356铝合金，以满足铝合金车轮材质的要求。该方法提高了合金的强度和塑性，该A356铝合金非常适合于制造汽车车轮。

Description

一种细化铝合金的方法及细化的铝合金

技术领域

本发明涉及铝合金的熔炼和加工领域，更具体地涉及一种铝合金细化剂，其制备方法及在细化铝合金中的用途。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。纯铝的密度小(ρ＝2.7g/cm³)，大约是铁的1/3，熔点低(660℃)，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性(δ:32～40％，ψ:70～90％)，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm²，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm²。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。

铝合金在交通、化工、机械、电力、电子、仪表、建筑、农业及轻工业等部门中的广泛应用，对铝合金的组织和性能提出了更高的要求。而熔铸出细小均匀的等轴晶组织是获得优良性能的关键所在。晶粒细化成为创新冶金与铝合金新型材料研发的重要手段。

随着汽车工业的蓬勃发展，铝合金车轮由于其造型美观大方、散热性能好、轻便省油、伸缩率高弹性好、刚性好、保圆形好等优点，目前在低、中、高端汽车中广泛应用。目前国际汽车行业中，经常采用A356铝合金来铸造成车轮。A356铝合金是Al-Si-Mg系合金，Si的质量含量为6.5％-7.5％，Mg的质量含量为0.25％-0.35％，由于Si质量含量>6％，属于亚共晶组织，所以需要采用细化变质处理来改善合金的组织和性能。

汽车车轮对A356铝合金的力学性能的一般要求为：抗拉强度Rm>220MPa、屈服强度Rp0.2>180MPa、伸长率As>7％。传统的添加Al-5Ti-1B中间合金的A356的力学性能为Rm：270-280MPa、Rp0.2：220-230MPa、As：8％-9％。

商业上应用的细化剂为Al-5Ti-1B,变质剂为Al-10Sr,经过细化变质后合金的强度和塑性有一定的提高，但是Al-5Ti-1B中的可能出现粗大针状的TiAl3相，而且作为形核中心的TiB2相易聚集成团，为了避免Al-5Ti-1B细化的缺点，得到力学性能更优异的铝合金车轮，需要改进细化变质剂和细化的方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种细化铝合金的方法以及其细化得到的铝合金，从而获得力学性能更为优异的铝合金，以满足车轮等领域的需求。为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：

在本发明的一个方面，提供了一种细化铝合金的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)将铝合金在770-800摄氏度下熔化；(2)按照铝合金原料质量的0.2-0.6wt.％加入铝合金细化剂，并在770-800摄氏度下保温5-120分钟；并且所述的铝合金细化剂包括原子百分比为50-60％的Zr、原子百分比为20-25％的Co、原子百分比为14-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag；优选地，所述的铝合金细化剂是非晶合金。

在本发明一个优选的方面，所述的方法在步骤(2)之后还包括步骤(3)：搅拌3-5分钟后取出坩埚放于空气中3-10分钟，待铝熔体温度为700-750℃时，除渣，将铝熔体浇铸于铸铁模具中，自然空冷后形成棒材；优选地，所述的铸铁模具预热至170-230℃；进一步优选地，预热至200℃。

在本发明一个优选的方面，所述的方法在步骤(3)之后还包括步骤(4)：棒材在540℃的热处理炉中保温2小时，在80℃的热水中进行淬火处理。

在本发明一个优选的方面，所述的方法在步骤(4)之后还包括步骤(5)：淬火处理结束后，将棒材转移至150℃的热处理炉中保温12小时，并在空气中冷却。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂由原子百分比为50-60％的Zr、原子百分比为20-25％的Co、原子百分比为14-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag组成。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂由原子百分比为53-58％的Zr、原子百分比为21-24％的Co、原子百分比为17-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag组成。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂由原子百分比为56％的Zr、原子百分比为22％的Co、原子百分比为16％的Al和原子百分比为6％的Ag组成。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂由原子百分比为58％的Zr、原子百分比为21％的Co、原子百分比为16％的Al和原子百分比为5％的Ag组成。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂由原子百分比为54％的Zr、原子百分比为25％的Co、原子百分比为14％的Al和原子百分比为7％的Ag组成。

在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂按照如下的方法来制备：(1)将权利要求1-6任一项所述的各种金属的单质按照比例加入电弧熔炼炉中，并在惰性气体氛围下进行熔炼；以及(2)使用铜模具将步骤(1)所述的熔体制备成铸件；优选地，所述步骤(2)中使用熔体纺丝的方法来将熔体制备成铸件。

在本发明一个优选的方面，所述的待处理铝合金是A356铝合金。

在本发明一个优选的方面，在步骤(2)中，按照铝合金原料质量的0.4wt.％加入铝合金细化剂。

在本发明一个优选的方面，在步骤(2)中，保温10-30分钟；优选地，保温10分钟。

在本发明的另一个方面，提供了前文所述的方法细化得到的铝合金。

在本发明的另一个方面，提供了前文所述的方法细化得到的铝合金在铸造车轮中的用途。

在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：

一种锆-钴-铝-银非晶条带中间合金细化处理A356铝合金的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、制备锆-钴-铝-银非晶条带：按照Zr的原子百分比为40％-60％，Co的原子百分比为20％-25％，Al的原子百分比为14％-18％，Ag的原子百分比为5％-7％制备出锆-钴-铝-银非晶条带；步骤二、熔炼精炼：以商用A356铝合金为合金原料，以步骤一制得的锆-钴-铝-银非晶条带为中间合金，采用坩埚电阻炉熔炼，熔炼温度为770-800℃，在该熔炼温度下放入合金原料保温30-50分钟，除渣搅拌至合金原料完全熔化，按照合金原料的质量百分比为0.5％加入精炼剂，通入Ar气3-30分钟进行除气，保温5-10分钟后除渣；按照合金原料的质量百分比为0.2-0.6％加入步骤一制得的锆-钴-铝-银非晶条带，在770-800℃保温5-120分钟；步骤三、重力铸造：保温结束后，除渣，搅拌3-5分钟后取出坩埚放于空气中3-10分钟，待铝熔体温度为700-750℃时，除渣，将铝熔体浇铸于预热至200℃的铸铁模具中，自然空冷后形成棒材；步骤四、热处理：将铸铁模具中的棒材进行热处理，包括，固溶处理：棒材在540℃的热处理炉中保温2小时，在80℃的热水中进行淬火处理；时效处理：淬火处理结束后，将棒材转移至150℃的热处理炉中保温12小时，空冷。

本发明的有益技术效果包括：该方法可以细化铝合金(例如A356铝合金)的晶粒，从而获得力学性能更优异的铝合金，以满足铝合金车轮材质的要求。该方法提高了铝合金的强度和塑性，该铝合金(例如A356铝合金)非常适合于制造汽车车轮。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1是本发明实施例1-5中的试验组1A-1、1A-2、1A-3、1A-4和1A-5，也即在A356铝合金中添加锆-钴-铝-银非晶条带中间合金的试样的铸态金相组织图，其中，(a)为实施例1的1A-1试样的铸态金相组织图，(b)为实施例2的1A-2试样的铸态金相组织图，(c)为实施例3的1A-3试样的铸态金相组织图，(d)为实施例4的1A-4试样的铸态金相组织图，(e)为实施例5的1A-5试样的铸态金相组织图。

图2是本发明实施例1-5的试验组1A-1、1A-2、1A-3、1A-4和1A-5，也即在A356铝合金中添加锆-钴-铝-银非晶条带中间合金的热处理状态金相组织图，其中，(a)为实施例1的1A-1试样的热处理状态金相组织图，(b)为实施例2的1A-2试样的热处理状态金相组织图，(c)为实施例3的1A-3试样的热处理状态金相组织图，(d)为实施例4的1A-4试样的热处理状态金相组织图，(e)为实施例5的1A-5试样的热处理状态金相组织图。

图3是本发明实施例1-5的试验组1A-1、1A-2、1A-3、1A-4和1A-5，也即在A356铝合金中添加锆-钴-铝-银非晶条带中间合金的力学性能图，其中，(图3a)为抗拉强度；(图3b)为屈服强度；(图3c)为伸长率。

图4是本发明加入的Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带(细化剂A)的DSC和XRD图，其中，(a)为DSC图，(b)为XRD图。

具体实施方式

以下通过实施例讲述本发明的详细内容，提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。

实施例1

一种Zr-Co-Al-Ag非晶条带中间合金细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂：

细化剂A：按照Zr的原子百分比为56％，Co的原子百分比为22％，Al的原子百分比为16％，Ag的原子百分比为6％制备出Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带中间合金。图4示出了该Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带的DSC图和XRD图。该图中表明Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带为单一的非晶相。

细化剂B：按照Zr的原子百分比为54％，Co的原子百分比为25％，Al的原子百分比为14％，Ag的原子百分比为7％制备出Zr₅₄Co₂₅Al₁₄Ag₇非晶条带中间合金。细化剂B的DSC图和XRD图未显示。从其DSC图和XRD图中可以看出，该图中表明Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带为单一的非晶相。

细化剂C：按照Zr的原子百分比为58％，Co的原子百分比为21％，Al的原子百分比为16％，Ag的原子百分比为5％制备出Zr₅₈Co₂₁Al₁₆Ag₅非晶条带中间合金。细化剂C的DSC图和XRD图未显示。从其DSC图和XRD图中可以看出，该图中表明Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带为单一的非晶相。

以上细化剂均为非晶条带中间合金。

炼制的方法为将所述的各种金属的单质按照比例加入电弧熔炼炉中，并在惰性气体氛围下进行熔炼；将熔炼得到的母合金放入石英管中，采用感应加热使母合金熔化，保持温度在熔点以上50-150℃，用惰性气体(Ar气)将熔融的母合金喷出至高速旋转(转速为3000-4000r/min)的铜辊上，甩出条带状铸件。

在上文所述的DSC试验中，使用的DSC仪器为购自Mettler Toledo公司的型号为STD1600同步热分析仪，试验方法与S.L.Zhu,X.M.Wang,F.X.Qin,A.Inoue,Materials Science and Engineering A 459(2007)233–237中公开的方法相同。

在上文所述的XRD试验中，使用的DSC仪器为购自Bruker公司的型号为D8的XRD仪器，试验方法与Ye Han,Fanli Kong,Chuntao Chang,Shengli Zhu,Akhisa Inoue,El-Sayed Shalaan,Fahad Al-Marzouki,Journal of MaterialsResearch 30(2015)547-555中公开的方法相同。

步骤二、熔炼精炼：

铝合金原料为：

铝合金1：商用A356铝合金，购自滨州盟威联信新材料有限公司。

如无特别说明，在其他实施例中使用的铝合金与本实施例中使用的铝合金采取相同的命名。

细化剂为步骤一制备得到的第A-C组的非晶条带中间合金，采用坩埚电阻炉熔炼，熔炼温度为790℃，在该温度下分别放入试验组1-4的铝合金保温35分钟，除渣搅拌确保铝合金完全熔化，按照铝合金的质量百分比为0.5％加入精炼剂，通入Ar气3分钟进行除气，保温5分钟后除渣，按照铝合金的质量百分比为0.2％的Zr₅₆Co₂₂Al₁₆Ag₆非晶条带中间合金，在790℃保温10分钟。

步骤三、重力铸造：保温结束后，除渣取出坩埚放于空气中，待铝熔体温度为720℃时，除渣，将铝熔体浇铸于预热至200℃的铸铁模具中，自然空冷后为棒材。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理(即固溶处理后进行时效处理)。其中，固溶处理是棒材在540℃的热处理炉中保温2小时，在80℃的热水中进行淬火处理。时效处理是淬火处理结束后，将棒材转移至150℃的热处理炉中保温12小时，空冷。

按照表1所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表1：实施例1中细化处理铝合金的工艺条件

利用奥林巴斯金相显微镜GX51对试验组A1-1的步骤三得到的试样进行金相检测，结果如图1中的(a)所示，对步骤四制得的试样进行金相检测，如图2中的(a)所示，利用WDW-20万能力学试验机拉伸速率为0.1mm/分钟，对步骤四制得的试样进行拉伸力学性能测试，如图3中的(a)、(b)和(c)所示。如图3所示，抗拉强度为304.32MPa，屈服强度为233.56MPa,伸长率为7.9％。该数据表明，按照实施例1的方法，并且使用本发明的细化剂A进行细化操作的铝合金与现有技术中细化后的铝合金相比，抗拉强度更高，屈服强度更高，并且保持了理想的伸长率水平。

还利用奥林巴斯金相显微镜GX51对其余各个试验组的试样进行金相检测。结果表明以上各组中的铸态组织枝晶细小均匀，呈长条状和树枝状分布，实现了良好的细化效果。以上的各组金相检测图未显示。与此同时，对各个试验组的试样进行了抗拉强度、屈服强度和伸长率的试验。试验结果表明，各个机械参数均比细化前有明显提高，并且能够满足铝合金铸造车轮对于铝合金的需求，完全可以在产业上应用。

与此同时，发明人惊奇地发现，本实施例中的铝合金细化剂具有较好的质量稳定性，容易达到工艺上的可重复性和稳定性。因此本实施例中的铝合金细化剂也克服了现有技术中的铝合金细化剂的缺点。

实施例2

一种使用铝合金细化剂来细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂(非晶条带中间合金)，同实施例一。

步骤二、熔炼精炼，该步骤二与实施例一中步骤二的不同仅在于加入非晶条带中间合金的质量百分比由0.2％变为0.4％。

步骤三、重力铸造，同实施例一。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理，同实施例一。

按照表2所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表2：细化处理铝合金的工艺条件

对步骤三得到的试样A1-2进行金相检测，如图1中的(b)所示。对A1-2的步骤四制得的试样进行金相检测，如图2中的(b)所示，对步骤四制得的试样进行拉伸力学性能测试，如图3中的(a)、(b)和(c)所示。实施例2的A1-0.4组中，铸态组织晶粒进一步细化，抗拉强度为310.22MPa，屈服强度为235.27MPa,伸长率为9.74％。

对步骤三得到的其余各个试样进行同样地金相检测和机械性能试验，结果显示，细化效果比调整比例之前更为显著且能获得良好的力学性能。

实施例3

一种铝合金细化剂细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂，同实施例一。

步骤二、熔炼精炼，该步骤二与实施例一中步骤二的不同仅在于加入铝合金细化剂后在790℃的保温时间由10分钟改为30分钟。

步骤三、重力铸造，同实施例一。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理，同实施例一。

按照表3所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表3：细化处理铝合金的工艺条件

试验组号	铝合金细化剂	铝合金	保温时间/分钟
				A1-3	细化剂A	铝合金1	30
B1-3	细化剂B	铝合金1	30
				C1-3	细化剂C	铝合金1	30

对步骤三得到的试样进行金相检测，如图1中的(c)所示，对步骤四制得的试样进行金相检测，如图2中的(c)所示，对步骤四制得的试样进行拉伸力学性能测试，如图3中的(a)、(b)和(c)所示。实施例3的A1-3试验组中，相对于实施例1，如图1中的(c)和图2中的(c)所示，晶粒大小变化不明显，二次枝晶数量增多，如图3所示，抗拉强度为284.9MPa，屈服强度为222.03MPa,伸长率为7.99％。

还对其他各个试验组的试样进行了试验，结果显示，晶粒大小变化不明显，二次枝晶数量增多，并且抗拉强度、屈服强度和伸长率均比细化处理前有明显上升。

实施例4

一种铝合金细化剂细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂，同实施例一。

步骤二、熔炼精炼，该步骤二与实施例一中步骤二的不同仅在于加入铝合金细化剂后在790℃的保温时间由10分钟改为45分钟。

步骤三、重力铸造，同实施例一。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理，同实施例一。

按照表4所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表4：细化处理铝合金的工艺条件

试验组号	铝合金细化剂	铝合金	保温时间/分钟
				A1-4	细化剂A	铝合金1	45
B1-4	细化剂B	铝合金1	45
				C1-4	细化剂C	铝合金1	45

对步骤三得到的试样进行金相检测，如图1中的(d)所示，对步骤四制得的试样进行金相检测，如图2中的(d)所示，对步骤四制得的试样进行拉伸力学性能测试，如图3中的(a)、(b)和(c)所示。如图3所示，实施例4的试验组A1-4的试样的抗拉强度为278.95MPa，屈服强度为220.91MPa，伸长率为6.8％。

还对其他各个试验组的试样进行了试验，结果显示，晶粒出现粗化，但是抗拉强度、屈服强度和伸长率均比细化处理前有明显上升。

实施例5

一种使用铝合金细化剂来细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂，同实施例一。

步骤二、熔炼精炼，该步骤二与实施例一中步骤二的不同仅在于加入铝合金细化剂后在790℃的保温时间由10分钟改为60分钟。

步骤三、重力铸造，同实施例一。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理，同实施例一。

按照表5所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表5：细化处理铝合金的工艺条件

试验组号	铝合金细化剂	铝合金	保温时间/分钟
				A1-5	细化剂A	铝合金1	60
B1-5	细化剂B	铝合金1	60
				C1-5	细化剂C	铝合金1	60

对步骤三得到的试样进行金相检测，试验组A1-5的结果如图1中的(e)所示，对步骤四制得的试样进行金相检测，试验组A1-5的结果如图2中的(e)所示，对步骤四制得的试样进行拉伸力学性能测试，如图3中的(a)、(b)和(c)所示。实施例5的试验组A1-5的试样的抗拉强度为255.42MPa，屈服强度为208.4MPa,伸长率为5.11％。

同时对其他各个试验组的试样进行了金相检测和拉伸力学性能测试。结果显示，晶粒进一步变大，共晶组织出现聚集变大的现象。但是，抗拉强度和屈服强度仍然比处理之前有所提高。

实施例6

一种使用铝合金细化剂来细化处理铝合金的工艺方法，其步骤如下：

步骤一、制备铝合金细化剂，同实施例一。

步骤二、熔炼精炼，该步骤二与实施例一中步骤二的不同仅在于加入铝合金细化剂的质量百分比由0.2％变为0.6％。

步骤三、重力铸造，同实施例一。

步骤四、将铸铁模具中的棒材进行T6热处理，同实施例一。

按照表6所示的工艺参数进行细化操作，表中未指明的参数如前文所述并且在各个试验组中都是相同的。

表6：细化处理铝合金的工艺条件

结果表明以上各组中的铸态组织枝晶细小均匀，呈长条状和树枝状分布，实现了良好的细化效果。以上的各组金相检测图未显示。

通过上述实施例1-6及图1至图3可以得到在A356铝合金中添加锆-钴-铝-银非晶条带中间合金也即细化剂，其细化效果显著且能获得良好的力学性能。其中，实施例1铸态组织中枝晶细小均匀，如图1中的(a)所示，呈长条状和树枝状分布，如图2中的(a)所示，热处理后共晶组织均匀弥散，共晶硅相成球状和近球状，如图3所示，抗拉强度为304.32MPa，屈服强度为233.56MPa,伸长率为7.9％；

实施例2铸态组织晶粒进一步细化，抗拉强度为310.22MPa，屈服强度为235.27MPa,伸长率为9.74％。

实施例3相对于实施例1，如图1中的(c)和图2中的(c)所示，晶粒大小变化不明显，二次枝晶数量增多，如图3所示，抗拉强度为284.9MPa，屈服强度为222.03MPa,伸长率为7.99％；如图1中的(d)和(e)和图2中的(d)和(e)所示，

实施例4和实施例5，晶粒进一步变大，共晶组织出现聚集变大的现象，如图3所示，实施例4的抗拉强度为278.95MPa，屈服强度为220.91MPa,伸长率为6.8％，实施例5的抗拉强度为255.42MPa，屈服强度为208.4MPa,伸长率为5.11％。汽车车轮对A356铝合金的力学性能的一般要求为：抗拉强度Rm>220MPa、屈服强度Rp0.2>180MPa、伸长率As>7％。以上实施案例可以看出，实施案例1-5的抗拉强度和屈服强度均符合车轮的力学性能要求，实施例1、2、3的伸长率在7％以上，实施例4、5的伸长率在7％以下，不符合铝合金车轮的伸长率要求。相对于传统的添加Al-5Ti-1B中间合金的A356的力学性能Rm：270-280MPa、Rp0.2：220-230MPa、As：8％-9％。添加ZrCoAlAg非晶条带中间合金在实施案例1、2的Rm、Rp、As均优于添加传统的Al-5Ti-1B中间合金。这说明在A356铝合金中添加ZrCoAlAg非晶条带中间合金能够提高铝合金汽车车轮的强度和塑性。

综上可知，在A356铝合金中添加质量百分比为0.4％锆-钴-铝-银细化剂的力学性能要优于添加质量百分比为0.2％锆-钴-铝-银细化剂的力学性能；添加细化剂后的最佳保温时间为10分钟，且随之保温时间的延长，晶粒出现粗化，力学性能逐渐降低。本发明的制备方法具有以下特点：

(1)根据图1可知加入质量百分比为0.2％锆-钴-铝-银非晶条带细化剂，□-Al相有一定的细化作用；加入质量百分比为0.4％锆-钴-铝-银非晶条带细化剂，□-Al相继续细化；加入质量百分比为0.2％锆-钴-铝-银非晶条带细化剂随着保温时间的延长，晶粒尺寸出现先减小后增大的现象。

(2)对比图1和图2，热处理后，共晶Si相更加均匀弥散的分布，且由短杆状和近球形变为圆球状。

(3)图3表明，在保温10分钟加入质量百分比为0.4％锆-钴-铝-银非晶条带细化剂时，力学性能最好；加入质量百分比为0.4％锆-钴-铝-银非晶条带细化剂时，随着保温时间的延长力学性能逐渐降低。

(4)熔体快淬得到的锆-钴-铝-银非晶条带细化剂，加入A356铝合金熔体中溶解迅速，并进行适当的机械搅拌可更加均匀分布于熔体中，从而细化效果更加明显。

(5)锆-钴-铝-银非晶条带细化剂处理后的A356铝合金晶粒均匀细小，有助于提高A356铝合金力学性能。

通过上述结合实验附图对本发明进行了描述，但以上具体实施案例仅仅是部分实验，并不是用来限制本发明的实施范围。本领域的相关技术人员依据本发明或不脱离本发明宗旨的情况下，所进行的等效变形和相关修饰，这些都在本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种细化铝合金的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

(1)将铝合金在770-800摄氏度下熔化；

(2)按照铝合金原料质量的0.2-0.6wt.％加入铝合金细化剂，并在770-800摄氏度下保温5-120分钟；并且

所述的铝合金细化剂包括原子百分比为50-60％的Zr、原子百分比为20-25％的Co、原子百分比为14-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag；优选地，所述的铝合金细化剂是非晶合金。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤(2)之后还包括步骤(3)：搅拌3-5分钟后取出坩埚放于空气中3-10分钟，待铝熔体温度为700-750℃时，除渣，将铝熔体浇铸于铸铁模具中，自然空冷后形成棒材；优选地，所述的铸铁模具预热至170-230℃；进一步优选地，预热至200℃。

3.权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤(3)之后还包括步骤(4)：棒材在540℃的热处理炉中保温2小时，在80℃的热水中进行淬火处理。

4.权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤(4)之后还包括步骤(5)：淬火处理结束后，将棒材转移至150℃的热处理炉中保温12小时，并在空气中冷却。

5.权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述的铝合金细化剂由原子百分比为50-60％的Zr、原子百分比为20-25％的Co、原子百分比为14-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag组成；

优选地，所述的铝合金细化剂选自：

(1)所述的铝合金细化剂由原子百分比为53-58％的Zr、原子百分比为21-24％的Co、原子百分比为17-18％的Al和原子百分比为5-7％的Ag组成；

(2)所述的铝合金细化剂由原子百分比为56％的Zr、原子百分比为22％的Co、原子百分比为16％的Al和原子百分比为6％的Ag组成；

(3)所述的铝合金细化剂由原子百分比为58％的Zr、原子百分比为21％的Co、原子百分比为16％的Al和原子百分比为5％的Ag组成；

(4)所述的铝合金细化剂由原子百分比为54％的Zr、原子百分比为25％的Co、原子百分比为14％的Al和原子百分比为7％的Ag组成。

6.权利要求1-5中任一项所述的方法所述的方法，其特征在于，所述的铝合金细化剂按照如下的方法来制备：

(1)将权利要求1-5任一项所述的各种金属的单质按照比例加入电弧熔炼炉中，并在惰性气体氛围下进行熔炼；以及

(2)使用铜模具将步骤(1)所述的熔体制备成铸件；

优选地，所述步骤(2)中使用熔体纺丝的方法来将熔体制备成铸件。

7.权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述的待处理铝合金是A356铝合金。

8.权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，还包括使用以下的条件中的一种或多种：

(1)按照铝合金原料质量的0.4wt.％加入铝合金细化剂；以及

(2)在步骤(2)中，保温10-30分钟，优选地保温10分钟。

9.按照权利要求1-8中任一项所述的方法细化得到的铝合金。

10.按照权利要求1-8中任一项所述的方法细化得到的铝合金或者权利要求11所述的铝合金在铸造车轮中的用途。