CN109014086A - 一种高镁铝合金的铸造方法 - Google Patents

一种高镁铝合金的铸造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109014086A
CN109014086A CN201810943555.8A CN201810943555A CN109014086A CN 109014086 A CN109014086 A CN 109014086A CN 201810943555 A CN201810943555 A CN 201810943555A CN 109014086 A CN109014086 A CN 109014086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ingot
added
aluminum alloy
magnesium
magnesium 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
CN201810943555.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109014086B (zh
Inventor
李建国
毛轶哲
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.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua 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 Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201810943555.8A priority Critical patent/CN109014086B/zh
Publication of CN109014086A publication Critical patent/CN109014086A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109014086B publication Critical patent/CN109014086B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/04—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of shallow solid or hollow bodies, e.g. wheels or rings, in moulds rotating around their axis of symmetry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/04—Casting hollow ingots
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高镁铝合金的铸造方法，属于合金制备领域，其技术方案要点是：S1：备料，准备铝锭、镁锭及其它所需合金元素；S2：熔炼铝锭，待铝锭熔化后，加入其它所需合金元素；S3：加入精炼剂，充分搅拌后，静置，加入镁锭，直至镁锭全部熔化；S4：加入晶粒细化剂，扒渣；S5：采用旋转结晶法制备高镁铝合金铸锭，旋转结晶时，旋转速度为300~3000rpm，重力系数G为50~300，浇注温度为700~760℃；将制得的铸锭冷却至室温。本发明的优点是通过提供一种高镁铝合金的铸造方式，制备具有更高铸造性能和变形性能的铝合金。

Description

一种高镁铝合金的铸造方法
技术领域
本发明涉及合金加工领域，具体涉及一种高镁铝合金的铸造方法。
背景技术
当前时代背景下，轻质高强材料逐渐取代钢铁材料成为人们生产、生活的一种趋势，尤其是铝-镁系合金以其密度低、强度高、耐腐蚀性好等优点成为人们研究的热点。
目前常用的铝-镁系合金中镁元素的含量一般低于7wt％，虽然铝-镁系合金的密度近似钢的1/3，但强度仍和钢铁有一定差距，这就是目前铝-镁系合金不能大幅度取代钢铁的原因之一。传统方式制备的铝-镁系合金组织中多有缩松存在，其降低材料致密度，从而使材料的力学性能变差，同时镁在铝中的溶解度随温度的降低而急剧降低，在晶界上析出大量呈网状分布的脆性β(Mg2Al3)相，降低了铸态组织的力学性能，也使铸锭后续热处理工艺成本和不确定性增加。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高镁铝合金的铸造方法，其优点是：通过提供一种高镁铝合金的铸造方式，制备具有更高力学性能的铝合金。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
S1：备料，准备铝锭、镁锭及含其它所需合金元素；
S2：熔炼铝锭，待铝锭熔化后，加入其它所需合金元素；
S3：加入精炼剂，充分搅拌后，静置，加入镁锭，直至镁锭全部熔化；
S4：加入晶粒细化剂，扒渣；
S5：采用旋转结晶法制备高镁铝合金铸锭，旋转结晶时，旋转速度为300～3000rpm，重力系数G为50～300，浇注温度为700～760℃；将制得的铸锭冷却至室温。
通过上述技术方案，精炼剂的加入可以对铝熔体进行除气，经过精炼处理后，合金液中因为气体含量已大量减少，故在凝固时试样表面变得光滑，气孔数量和尺寸明显减小，从而提高了产品的表面性能。在旋转结晶的过程中向熔体施加更大的离心力，可以增加镁元素在基体中的固溶度，减少镁元素在凝固过程中的析出，同时还能够提高熔体的充型能力，减少铸造组织中的缩松，提高组织致密度。而且在旋转结晶的过程中产生振动，增加熔体中的形核进而达到细化晶粒的效果。
本发明进一步设置为：步骤S5中旋转结晶时，保持旋转与浇注均处于氮气保护氛围中。
本发明进一步设置为：步骤S1中备料的合金元素的质量百分比如下：
Mg：7～13％、Mn：0～1.0％、Cr：0～0.5％、Sc：0～0.35％、Zr：0～0.3％、Ti：0.005～0.2％、Be：0.0001～0.01％，剩余部分由铝及其不可避免的杂质元素组成。
通过上述技术方案，镁含量增加，镁添加量为7～13wt％，使镁原子以固溶强化和弥散强化的方式进一步提高铝-镁合金强度。同时加入Mn、Cr、Sc、Zr、Ti等合金元素，这些合金元素能够以不同的方式强化基体。
本发明进一步设置为：步骤S2中合金元素以中间合金的形式加入。
本发明进一步设置为：步骤S3中加入精炼剂进行处理并静置10～30min，加入精炼剂时熔体温度为720～760℃。
本发明进一步设置为：步骤S4中加入0.1～0.5％的晶粒细化剂，且调整熔体温度为710～760℃。
本发明进一步设置为：步骤S5中取出的铸锭系有特定壁厚的空心圆环或圆管。
本发明进一步设置为：步骤S5中取出铸锭的冷却方式为空冷。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、将铝-镁系合金中镁元素的添加量提高至7～13wt％，并优选加入Mn、Cr、Sc、Zr、Ti等合金元素及采取晶粒细化措施，通过固溶强化、弥散强化、细晶强化等方式进一步提高材料强度，填补了高镁铝合金的空白；
2、设计的旋转结晶工艺弥补了现有铸造工艺的不足，旋转结晶过程中给熔体施加的离心力和振动提高了镁在基体中的固溶度，减少了镁原子在凝固过程中的析出，增加了凝固过程中的形核，减少了凝固组织中的缩松，以多种方式提高了铝-镁系合金的力学性能。
具体实施方式
实施例1：
一种高镁铝合金的铸造方法，包括以下步骤：
S1：备料，按高镁铝合金中合金元素质量百分比为Mg：7％、Mn：0.8％、Sc：0.15％、Ti：0.1％、Be：0.005％，其余的为Al和不可避免的杂质元素，不可避免的杂质元素为Fe≤0.1％和Si≤0.05％，分别称取工业纯铝、工业纯镁、Al-10Mn中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-10Ti中间合金、Al-5Be中间合金以及Al-5Ti-1B晶粒细化剂；
S2：熔炼，将步骤S1中称取的工业纯铝锭烘干后加入中频感应炉进行熔炼，熔体温度为760℃，待铝锭熔化后扒渣并加入Al-10Mn中间合金、Al-2Sc中间合金和Al-10Ti中间合金，待中间合金熔化完全，静置10min；
S3：调整浇注温度为750℃，加入0.1wt％KCl-MgCl2型精炼剂并搅拌使精炼剂与熔体充分接触，以进一步提高精炼效果，随后静置20min；
扒渣并向熔体中加入洗净并烘干后的工业纯镁锭，用表面有氧化锆涂层的钢棒将镁锭压入熔体，防止镁锭上浮与空气接触造成烧损，调整熔体温度为750℃，直至镁锭完全熔化，静置10min后扒渣；
S4：调整熔体温度为730℃，向熔体中加入0.1wt％的Al-5Ti-1B晶粒细化剂，扒渣；
S5：打开氮气瓶使旋转铸造机及整个浇铸系统处于氮气保护氛围中，调整旋转铸造机的重力系数G为183，设定旋转铸造机旋转速度为700rpm，浇注温度为720℃，旋转结晶过程中，保持旋转铸造机内的浇道与旋转铸造机的主轴平行，倾转熔炼炉实现旋转充型。2min后停止旋转铸造机的旋转，取出空心圆环或圆管状铸锭置于空气中并冷却至室温。
本实施例中的精炼剂与晶粒细化剂不限于上述种类，也可以用其它类型产品，起到去除夹杂和细化晶粒的效果即可。
实施例2：
一种高镁铝合金的铸造方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，
步骤S2中铝锭的熔体温度调整为750℃；
步骤S3中加入精炼剂时的熔体温度调整至740℃，与熔体充分接触后静置20min；
加入镁锭后调整熔体温度为740℃；
步骤S4中加入0.1wt％的Al-5Ti-1B晶粒细化剂且熔体温度为720℃；
步骤S5中旋转铸造机的旋转转速为300rpm，重力系数G为50。
实施例3：
一种高镁铝合金的铸造方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，
步骤S2中铝锭的熔体温度调整为740℃；
步骤S3中加入精炼剂时的熔体温度调整至740℃，与熔体充分接触后静置30min；
加入镁锭后调整熔体温度为730℃；
步骤S4中加入0.3wt％的Al-5Ti-1B晶粒细化剂且熔体温度为725℃；
步骤S5中旋转铸造机的旋转转速为重力系数G为175，旋转速度为1350rpm，浇注温度为720℃。
实施例4：
一种高镁铝合金的铸造方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，
步骤S2中铝锭的熔体温度调整为780℃；
步骤S3中加入精炼剂时的熔体温度调整至750℃，与熔体充分接触后静置20min，然后以中间合金的形式加入0.01wt％的Be；
加入镁锭后调整熔体温度为740℃；
步骤S4中加入0.5wt％的Al-5Ti-1B晶粒细化剂且熔体温度为735℃；
步骤S5中旋转铸造机的旋转转速为3000rpm，重力系数G为300，浇注温度为735℃。
实施例5：
一种高镁铝合金的铸造方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，
步骤S1中备料的时候，按高镁铝合金中合金元素质量百分比为Mg：13％、Mn：0.3％、Zr：0.2％、Ti：0.1％、Be：0.005％，其余的为Al和不可避免的杂质元素，分别称取工业纯铝、工业纯镁、Al-10Mn中间合金、Al-5Zr中间合金、Al-10Ti中间合金、Al-5Be中间合金以及Al-5Ti-1B晶粒细化剂；
步骤S2中待铝锭熔化后扒渣并加入Al-10Mn中间合金和Al-5Zr合金元素；
步骤S3中加入精炼剂时熔体温度调整为760℃；
步骤S5中调整旋转铸造机的重力系数G为90，设定旋转铸造机旋转速度为1000rpm，浇注温度为730℃。
试验结果
对制备后的铝合金通过万能试验机进行抗拉强度、屈服强度和伸长率的检测，结果如下表所示：
性能参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
延伸率(％) 13 12 12 13 10
屈服强度/MPa 286 243 264 254 294
抗拉强度/MPa 425 395 406 403 486
上述实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：包括以下步骤：
S1：备料，准备铝锭、镁锭及含其它所需合金元素；
S2：熔炼铝锭，待铝锭熔化后，加入其它所需合金元素；
S3：加入精炼剂，充分搅拌后，静置，加入镁锭，直至镁锭全部熔化；
S4：加入晶粒细化剂，扒渣；
S5：采用旋转结晶法制备高镁铝合金铸锭，旋转结晶时，旋转速度为300~3000rpm，重力系数G为50~300，浇注温度为700~760℃；将制得的铸锭冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S5中旋转结晶时，保持旋转与浇注均处于氮气保护氛围中。
3.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S1中备料的合金元素的质量百分比如下：
Mg：7~13%、Mn：0~1.0%、Cr：0~0.5%、Sc：0~0.35%、Zr：0~0.3%、Ti：0.005~0.2%、Be：0.0001~0.01%，剩余部分由铝及其不可避免的杂质元素组成。
4.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S2中合金元素以中间合金的形式加入。
5.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S2中铝锭的熔体温度为690~800℃。
6.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S3中加入精炼剂进行处理并静置10~30min，加入精炼剂时熔体温度为720~760℃。
7.根据权利要求4所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S4中加入0.1~0.5%的晶粒细化剂，且调整熔体温度为710~760℃。
8.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S5中取出的铸锭系有特定壁厚的空心圆环或圆管。
9.根据权利要求1所述的一种高镁铝合金的铸造方法，其特征是：步骤S5中取出铸锭的冷却方式为空冷。
CN201810943555.8A 2018-08-17 2018-08-17 一种高镁铝合金的铸造方法 Active CN109014086B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810943555.8A CN109014086B (zh) 2018-08-17 2018-08-17 一种高镁铝合金的铸造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810943555.8A CN109014086B (zh) 2018-08-17 2018-08-17 一种高镁铝合金的铸造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109014086A true CN109014086A (zh) 2018-12-18
CN109014086B CN109014086B (zh) 2020-05-19

Family

ID=64631866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810943555.8A Active CN109014086B (zh) 2018-08-17 2018-08-17 一种高镁铝合金的铸造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109014086B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111378878A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 嘉丰工业科技（惠州）有限公司 一种高延展性非热处理压铸铝合金及其制备方法
CN111778432A (zh) * 2020-07-06 2020-10-16 杭州悦味家居有限公司 一种镁铝合金不粘锅

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101583730A (zh) * 2007-01-24 2009-11-18 先进合金有限公司 由含镁的铝基合金制成的结构材料的生产方法
CN104480359A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 广西南南铝加工有限公司 一种超大规格高镁含量铝合金扁锭及其制造方法
JP2016041852A (ja) * 2015-10-05 2016-03-31 株式会社神戸製鋼所 缶胴用アルミニウム合金板
CN107447142A (zh) * 2017-08-10 2017-12-08 广东和胜工业铝材股份有限公司 一种汽车用高强韧高耐蚀铝合金及其制备方法
CN107815575A (zh) * 2017-10-26 2018-03-20 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种镁铝合金铸锭

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101583730A (zh) * 2007-01-24 2009-11-18 先进合金有限公司 由含镁的铝基合金制成的结构材料的生产方法
CN104480359A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 广西南南铝加工有限公司 一种超大规格高镁含量铝合金扁锭及其制造方法
JP2016041852A (ja) * 2015-10-05 2016-03-31 株式会社神戸製鋼所 缶胴用アルミニウム合金板
CN107447142A (zh) * 2017-08-10 2017-12-08 广东和胜工业铝材股份有限公司 一种汽车用高强韧高耐蚀铝合金及其制备方法
CN107815575A (zh) * 2017-10-26 2018-03-20 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种镁铝合金铸锭

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王立娟等: "《变形铝合金熔炼与铸造》", 30 September 2010, 中南大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111378878A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 嘉丰工业科技（惠州）有限公司 一种高延展性非热处理压铸铝合金及其制备方法
CN111378878B (zh) * 2018-12-29 2021-10-26 嘉丰工业科技（惠州）有限公司 一种高延展性非热处理压铸铝合金及其制备方法
CN111778432A (zh) * 2020-07-06 2020-10-16 杭州悦味家居有限公司 一种镁铝合金不粘锅

Also Published As

Publication number Publication date
CN109014086B (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102978488B (zh) 用于汽车保险杠的铝合金型材生产工艺
KR20220038072A (ko) 구리-철 합금 슬라브 잉곳의 비진공 다운 드로잉 연속 주조 생산 공정
CN102943193B (zh) 硬质铝合金铸锭的精粒细化加工工艺
CN107150116B (zh) 一种电磁调控自孕育处理制造大型铸锭的方法
CN113649415A (zh) 一种高强度铝合金焊丝制备工艺
CN106282692A (zh) 一种高弯曲性能的轨道车辆车体铝型材及其制备方法
CN104498777A (zh) 一种含稀土元素的zl205a合金的制备方法
CN112430767B (zh) 一种大规格空心铸锭及铸锭方法
CN102965553A (zh) 用于汽车保险杠的铝合金铸锭及其生产工艺
CN107587012A (zh) 一种轻质铸造Al‑Si‑Li合金材料及其制备方法
CN106623819A (zh) 一种半固态合金浆料的制备方法
CN114351017A (zh) 一种高韧高导热型铝合金锭的铸造方法及应用
CN112605352A (zh) 一种铝合金铸棒的铸造方法
US20160298217A1 (en) Aluminum Alloy Refiner Material and Preparation Method Thereof
CN109014086A (zh) 一种高镁铝合金的铸造方法
CN105401097A (zh) 一种高韧性铸造Fe-Cr-Mo基高阻尼合金及其制备方法
JP4390762B2 (ja) デファレンシャルギアケース及びその製造方法
CN101367124A (zh) 一种镁合金半固态坯料的制备方法
CN114214534A (zh) 改性铝合金及其制备方法
CN107699747A (zh) 一种高Cu含量Al‑Si‑Li‑Cu铸造合金及其制备方法
CN105543591B (zh) 一种轮毂用铝合金铸棒及其制备方法
CN102418009B (zh) 一种可消解高硬度化合物的铝合金及其熔炼方法
CN109972002B (zh) 高耐疲劳性铝材及其制备方法和应用
CN107177785A (zh) 衬套及衬套的制备方法和装置
CN113680985B (zh) 低成本短流程高温合金无缝管的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant