CN105463227A - 一种铝合金变质剂及变质方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于精炼A356.2铝合金的变质剂及使用该变质剂进行铝合金精炼的方法，所述的变质剂包括以重量计0.01-0.1份的Ce和以重量计0.1-0.2份的Mg。本发明的技术方案提供了新型的铝合金精炼变质剂及变质方法，利用该方法能够使该变质剂实现显著的变质效果。

Description

一种铝合金变质剂及变质方法
技术领域
本发明属于铝合金材料熔炼与加工领域，特别涉及一种用于A356.2铝合金精炼的变质剂及方法。
背景技术
随着汽车、航空等制造业的快速发展，铝合金材料由于其材质轻、强度高、伸缩率高弹性好等优点被广泛应用。尤其在汽车制造行业中，采用铝合金材料制备汽车零部件等是当前汽车实现轻量化的主要手段。A356.2铝合金属于重要的工业材料，在目前国际汽车行业中，经常用来铸造轮毂。A356.2铝合金属于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质量含量较高，属于亚共晶组织，所以通常采用添加细化剂，变质剂来达到细化变质效果，从而改善合金的组织和性能。
在A356.2铝合金轮毂的制造过程中，目前使用最为广泛的为含Sr的中间合金变质剂(Al-10Sr)。与之前Na盐变质剂相比，含Sr变质剂变质效果时间较长，变质效果较好，且在变质过程中不产生污染。但在实际铸造过程中，含Sr变质剂变质效果并不稳定，在添加过程中Sr容易烧损，超过变质寿命后变质效果急剧衰减；另外，含Sr变质剂容易吸气，从而带来缩孔等缺陷。
稀土是目前最具开发潜力的铝合金变质剂，近年来，一直是铝合金变质方面的研究热点。我国是稀土产量最大的国家，随着稀土行业的蓬勃发展，轻稀土元素镧(La)、铈(Ce)等开发成本急剧下降，并有望大量应用于铝合金材料中。稀土元素的添加，首先可以起到净化熔体作用，其次可以改变共晶硅的生长方向，故具备一定的变质作用，而且与Sr相比，变质寿命长很多。但是目前来看其变质效果仍然不理想，加强稀土元素的变质作用一直是多年来研究的重点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新的变质试剂及变质方法，从而加强了稀土变质效果，铸锭后共晶硅颗粒尺寸有明显减小，且不差于或优于Al-10Sr变质剂变质效果，热处理后可得到细小的球状共晶硅颗粒。为了实现以上的发明目的，本发明提供了一种A356.2铝合金变质的方法，其特征在于：向A356.2铝合金中加入0.01％-0.1％(重量百分比)Ce和0.1％-0.2％(重量百分比)Mg，利用Mg促进Ce在A356.2铝合金中变质作用。
在本发明的描述中，Al-10Ce合金是指Al和Ce的物质的量分数为100:10的合金。
除非另外地说明，本发明描述Al-10Ce合金的重量份数时，均指以Ce的重量为标准计算的份数。本发明描述Al-10Ce合金所占的重量百分比时，均指换算为Ce的重量为标准计算的占铝合金重量的百分比。例如针对100重量份的铝合金中添加1重量份的Al-10Ce，是指添加Ce的重量为1重量份。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种铝合金变质剂，其用于精炼A356.2铝合金，其特征在于，所述的变质剂包括以重量计0.01-0.1份的Ce和以重量计0.1-0.2份的Mg。
在本发明一个优选的方面，所述的Ce是以Al-10Ce合金的形式存在的。
在本发明一个优选的方面，所述的Mg是以镁锭的形式存在的。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种精炼A356.2铝合金的方法，该方法包括在将A356.2铝合金熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.01-0.1份的Ce和以重量计0.1-0.2份的镁，并且搅拌均匀。
在本发明一个优选的方面，所保持的温度是735摄氏度。
在本发明一个优选的方面，在以重量计100份A356.2铝合金中加入以Ce的重量计0.1份的Al-10Ce和0.1份的Mg锭。
在本发明一个优选的方面，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min的步骤。
在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的任一种变质剂在精炼A356.2铝合金中的用途。
在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法的任一种制备的精炼后的铝合金材料。
本发明通过在A356.2铝合金加入少量的稀土与Mg来获得细小的球状共晶硅颗粒。
本发明的技术方案提供了新型的铝合金精炼变质剂及变质方法，利用该方法能够使该变质剂实现显著的变质效果，具体表现为共晶硅的平均颗粒尺寸减小。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，金相观察采用ZEISSAxioObserverA1m金相显微镜，热处理后硅颗粒尺寸(平均尺寸)测量采用ImageProPlus6.0软件，其中：
图1：实施例1的方法得到的铝合金锭的铸态和热处理后的金相照片，其中图1A是铸态的金相照片，图1B是热处理后的金相照片；
图2：实施例2的方法得到的铝合金锭的铸态和热处理后的金相照片，其中图2A是铸态的金相照片，图2B是热处理后的金相照片；
图3：实施例3的方法得到的铝合金锭的铸态和热处理后的金相照片，其中图3A是铸态的金相照片，图3B是热处理后的金相照片；以及
图4：实施例4的方法得到的铝合金锭的铸态和热处理后的金相照片，其中图4A是铸态的金相照片，图4B是热处理后的金相照片。
具体实施方式
实施例1
将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图1A，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，并观察最终样品的金相组织(见图1B，热处理后照片)。从金相照片中可以看出，在不进行变质直接浇铸成锭的情况下，共晶硅主要呈现出长杆状及长条状，这表明在未添加变质剂时，变质效果很差；经T6热处理后，共晶硅颗粒平均尺寸为4.7μm。
实施例2
将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的Al-10Sr，搅拌均匀后加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图2A，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，并观察最终样品的金相组织(见图2B，热处理后照片)。从金相照片中可以看出，在使用Al-10Sr变质剂的情况下，共晶硅呈现纤维状，这表明Al-10Sr具有优良的变质效果；经T6热处理后，共晶硅颗粒平均尺寸为3.4μm。
实施例3
将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.1％的Al-10Ce(以Ce的重量计算)，搅拌均匀后加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图3A，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，并观察最终样品的金相组织(见图3B，热处理后照片)。从金相照片中可以看出，在使用Al-10Ce变质剂的情况下，共晶硅主要呈现长杆状及长条条状，但与实施例1相比有细化和缩短的趋势。这表明Al-10Ce具有较差的变质效果；经T6热处理后，共晶硅颗粒平均尺寸为4.1μm。
实施例4
将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.1％的Al-10Ce(以Ce的重量计算)和0.1％的Mg锭(Mg含量99.5％)，搅拌均匀后加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图4，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，并观察最终样品的金相组织(见图4，热处理后照片)。从金相照片中可以看出，在使用Al-10Ce和Mg变质剂的情况下，共晶硅主要呈现纤维状，这表明Mg促进了Al-10Ce的变质效果，该添加方法具有很好的变质效果；经T6热处理后，共晶硅颗粒平均尺寸为3.1μm，与未加变质剂相比(实施例1)减小了34％，与添加Al-10Sr的相比(实施例2)减小了9％，与添加Al-10Ce的相比(实施例3)减小了24％。

Claims (9)

1.一种铝合金变质剂，其用于精炼A356.2铝合金，其特征在于，所述的变质剂包括以重量计0.01-0.1份的Ce和以重量计0.1-0.2份的Mg。
2.根据权利要求1所述的变质剂，其特征在于，所述的Ce是以Al-10Ce合金的形式存在的。
3.根据权利要求1所述的变质剂，其特征在于，所述的Mg是以镁锭的形式存在的。
4.一种精炼A356.2铝合金的方法，该方法包括在将A356.2铝合金熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在以重量计100份A356.2铝合金中加入权利要求1-3中任一项所述的变质剂，并且搅拌均匀。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所保持的温度是735摄氏度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在以重量计100份A356.2铝合金中加入以Ce的重量计0.1份的Al-10Ce和0.1份的Mg锭。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min的步骤。
8.权利要求1-3任一项所述的变质剂在精炼A356.2铝合金中的用途。
9.按照权利要求4-7中任一项所述的方法的任一种制备的精炼后的铝合金材料。
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