CN110004332A - Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法 - Google Patents

Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明Al3Sc‑Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，涉及铝基合金，步骤是：依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc 1.00％～2.00％、Zr 1.00％～2.00％，其余为Al进行原料配制；块状Al‑Sc‑Zr中间合金的原位合成制备和超声处理；快速凝固技术制得薄带状Al3Sc‑Al3Zr/Al复合材料孕育剂产品。本发明方法用添加廉价Zr元素替代一部分价格高昂的Sc元素，降低了产品成本，克服了现有技术中形核颗粒不能在基体上弥散分布或弥散程度还不理想、颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大，Al‑Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少缺陷。

Description

Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及铝基合金，具体地说是Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法。
背景技术
作为典型的Al-Sc金属间化合物，Al3Sc与α-Al间有非常小的晶格错配δ值，是目前为止，α-Al形核最有效的形核基底，因此，含Sc的铝合金通常具有非常细小的晶粒。此外，过饱和Al-Sc固溶体容易分解为稳定的Al3Sc沉淀相，对弥散强化起着重要作用。因此，近年来，Sc作为不同铝合金的微合金化添加元素，以其显著的细晶强化效果，受到了越来越多的关注。但值得注意的是，在微合金化的过程中，为了达到最佳的细化增强效果，Sc的添加量通常超过1wt.％。Sc是一种昂贵的金属，显然，如此的作为合金化元素的Sc的添加量，将明显提高工程铝合金的生产成本，限制了其应用范围。
CN104674079A公开了含Zr与稀土Sc复合的ZL铝镁合金(Al-10Mg)及其制备方法，其存在产品中Sc的添加量达2.5％导致产品成本高和制备方法很难保证合金元素混合均匀而导致的Al-Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少的缺陷。CN104911409A公开了一种含钪锆的碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该方法存在操作过程设计中并未使用电弧熔炼，仅依赖长时间保温的方式很难使合金元素充分溶解，同样导致的Al-Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，是采用原位合成法、超声处理和快速凝固技术制得薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的方法，并用添加廉价Zr元素的方法替代一部分价格高昂的Sc元素，克服了现有技术中形核颗粒不能在基体上弥散分布或弥散程度还不理想、颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大，Al-Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少和产品成本高的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，是采用原位合成法、超声处理和快速凝固技术制得薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的方法，具体步骤如下：
第一步，原料的配制：
称取所需用量的商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc为1.00％～2.00％、Zr为1.00％～2.00％，其余为Al，进行原料配制；
第二步，块状Al-Sc-Zr中间合金的原位合成制备：
将上述第一步称取的商购Al-5Sc中间合金和商购Al-40Zr中间合金放入非自耗式真空电弧炉的坩埚内进行熔炼，真空度为5×10-3Pa,利用电弧加热的高温，熔化温度为2000K，将所加入的所有中间合金熔化，保温10分钟，然后随炉子里带有水冷装置的铜坩埚冷却至熔化的中间合金固化，再在熔化温度为2000K条件下将固态合金熔化，再保温10分钟，如此重复3遍，保证所有组分元素反应充分，由此合金熔炼，原位合成制得块状Al-Sc-Zr中间合金；
第三步，块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理：
将上述第二步制得的块状Al-Sc-Zr中间合金加热至熔化然后进行超声处理，超声功率为650～700W，超声频率为25000～30000Hz，超声时间为1～2min，该过程通入氩气进行保护，在熔体凝固前将其倒入高为120mm，直径为20mm的钢模中，由此完成块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理；
第四步，Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备：
将上述第三步完成超声处理后的块状Al-Sc-Zr中间合金进行线切割，切割成长20mm，直径20mm的圆柱体后放入真空快淬炉的铜坩埚内，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，通过移动极头的火焰将该铜坩埚内的Al-Sc-Zr中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，铜轮的转速为2000～8000r/min，其冷却速率达104～107K/s，制备出宽为2～5毫米，厚为0.03～0.1毫米、长为5～30毫米的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。
上述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其目标合金中各组分元素的质量百分比优选为Sc与Zr的质量比为2:1，其余为Al。
上述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其目标合金中各组分元素的质量百分比优选为Sc与Zr的质量比为1:1，其余为Al。
上述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其目标合金中各组分元素的质量百分比优选为Sc与Zr的质量比为1:2，其余为Al。
上述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，所涉及的原料和设备通过公知途径获得，操作工艺是本技术领域的技术人员能够掌握的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有以下突出的实质性特点和显著进步：
(1)Sc是细化铝晶粒、促进铝异质形核最有效的元素，但是高昂的价格一直制约了其应用然而。本发明依据相图理论，Sc元素和Zr元素可以互相固溶这一特点，在铝熔体中原位生成Al3Sc和Al3Zr两种与铝基体间有良好的晶格匹配关系的形核颗粒，Sc和Zr的合金化能够产生明显的协同效应达到增强铝合金的目的。本发明用Zr替代部分Sc，减少了Sc的用量，从而节省含钪铝合金的生产成本。
(2)Al3Sc作为孕育剂来细化铝合金晶粒的研究却未见有报道。基于晶格错配理论，Al3Sc和Al3Zr能够作为铝合金孕育剂设计的理想形核基底，基于此，本发明通过原位合成、超声处理和快速凝固的方法，制备了含有Al3Sc/Al3Zr双相颗粒的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。本发明制备出的薄带Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂，薄带中含有体积分数较高的Al3Sc/Al3Zr双相颗粒，颗粒数量较多，因此，更容易激发铝基体形核。
(3)本发明方法是将Al-Sc中间合金和Al-Zr中间合金作为原料来制备薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂，采用了优于现有技术的原位合成方法，在真空电弧炉内合成，直接在铝基体上形成原位的Al3Sc和Al3Zr增强颗粒，而非外加法直接加进基体中。
(4)本发明方法中利用超声处理中间合金，保证了真空电弧炉熔炼之后原位合成的Al3Sc和Al3Zr增强颗粒在铝基体中的弥散分布，弥补了快速凝固处理可以极大的细化增强颗粒而无法保证颗粒弥散分布的这一不足。
(5)本发明方法采用真空快淬炉内进行快速凝固处理的方法，用真空电弧炉制备出铸态合金再进行超声处理后，利用真空快淬炉进行快速凝固处理，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护。将中间合金放入真空快淬炉的铜坩埚中，通过移动极头的火焰将坩埚内的中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，利用高的转速达到极快的冷却速度，铜轮的转速为2000～8000r/min，其冷却速率为104～107K/s，由此制得的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂中的形核粒子Al3Sc和Al3Zr相的尺寸被极大地细化，这有利于获得更多的形核核心，从而提高细化效果。
(6)本发明方法最终制得的Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂中陶瓷颗粒尺寸分布在300nm～1μm之间且在基体中弥散分布，克服了现有技术中形核颗粒不能在基体上弥散分布或弥散程度还不理想、颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大的缺陷。
(7)与CN104911409A含钪锆的碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法相比，该方法是将Al-2Sc和Al-15Zr中间合金加入到800℃铝液中保温40分钟，存在操作过程设计中并未使用电弧熔炼，仅依赖长时间保温的方式很难使合金元素充分溶解，导致的Al-Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少的缺陷。本发明中使用非自耗式真空电弧炉的坩埚内进行熔炼，真空度为5×10-3Pa，利用电弧加热的高温，熔化温度2000K，将中间合金熔化，保温10分钟，然后随炉子里带有水冷装置的铜坩埚冷却至熔化的中间合金固化，再在熔化温度为2000K条件下将固态合金熔化，再保温10分钟，如此重复3遍，保证所有组分元素反应充分。
(8)与CN104674079A含Zr与稀土Sc复合的ZL铝镁合金(Al-10Mg)及其制备方法相比，CN104674079A公开的产品的组分重量百分比是，Zr为2.5％，Sc为2.5％，Mg为10％，其余为Al，制备方法是利用石墨坩埚电阻炉，将纯铝熔化后用钟罩压入镁块，再加入Al-5Sc和Al-10Zr中间合金，其存在产品中Sc的添加量达2.5％导致产品成本高和制备方法中并未加真空保护，且仅通过操作者使用石墨棒搅拌，很难保证合金元素混合均匀，且很难克服Al-Sc合金中Al3Sc颗粒尺寸过大和数量较少的缺陷。本发明中，Sc的添加量仅为1.00％～2.00％，降低了生产成本，本发明方法将中间合金进行超声处理，超声功率为650～700W，超声频率为25000～30000Hz，超声时间为1～2min，该过程通入氩气进行保护，保证了合金元素的均匀混合且不被氧化。
(9)与CN106756276A一种铸造铝合金用Al-Ti-B-Y-Ce细化剂及其制备方法相比，该方法是将铝粉、TiO2粉和B2O3粉采用真空球磨的方法压制成块体，然后再加入到电阻炉熔化的铝液中，使用石墨棒搅拌后，再加入Al-Ce和Al-Y中间合金，静止10min，仅依赖于熔体扩散想达到合金元素充分反应的目的，仅通过扩散的方式，也很难保证Al-Ce和Al-Y中间合金与铝熔体充分反应，另一方面，该方法仅通过石墨棒搅拌的方式很难保证粉体在铝液中均匀分布。本发明中采用真空电弧炉熔炼中间合金，然后再超声处理对中间合金中的陶瓷颗粒进行强制分散，最后进行快速凝固处理，得到陶瓷颗粒细小且弥散分布的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂，完全克服了CN106756276A技术中所存在的缺陷。
(10)与本发明人团队早先的CN102787260B用于铝合金晶粒细化的超细晶孕育剂的制备方法相比，该方法是首先采用电弧熔炼得到中间合金，然后再进行快速凝固处理制得薄带中间合金。与该方法突出的实质性区别是，本发明方法在采用电弧熔炼得到中间合金后，又加入了超声处理中间合金的步骤，克服了电弧熔炼时中间合金成分不均匀的缺陷。
(11)与本发明人团队早先的CN102864343B一种原位铝基复合材料孕育剂的制备方法相比，该方法是先使用真空电弧炉熔炼然后再进一步等离子氮化处理，是使用等离子喷枪伸进石墨坩埚中，依靠喷出的等离子火焰与合金接触，等离子火焰与合金熔化反应后，并不能浇铸到模具中，只能随坩埚冷却后将坩埚砸碎，将合金取出，因此，生产效率较低且不环保。本发明中所使用的方法和设备，生产效率提高且无破坏性试验，完全克服了CN102864343B技术中所存在的缺陷。
(12)与本发明人团队早先的CN105950921B一种原位自生的铝基复合材料孕育剂的制备方法相比，该方法是先采用真空感应熔炼制得中间合金，再进行快速凝固处理，与本发明的制备方法完全不同，本发明方法中所使用的是非自耗式真空电弧炉熔炼得到中间合金，完全克服了CN105950921B技术中所存在的缺陷。。
鉴于本发明人团队早先的CN102787260B、CN102864343B和CN105950921B三个专利技术中存在的不足和缺陷，本发明人又经过三年多的潜心研发，才完成创新的本发明技术，克服了上述早先专利技术中存在的不足好缺陷，本领域技术人员即便在上述专利技术的基础结合本领域的常规技术手段来得到本发明的技术方案，对本领域技术人员来说绝非轻而易举的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例1制得的Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的扫描电子显微镜图像。
图2为本发明实施例2制得的Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的扫描电子显微镜图像。
图3为本发明实施例3制得的Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
实施例1
第一步，原料的配制：
称取所需用量的商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc为2.00％、Zr为1.00％，其余为Al，进行原料配制
第二步，块状Al-Sc-Zr中间合金的原位合成制备：
将上述第一步称取的商购Al-5Sc中间合金和商购Al-40Zr中间合金放入WK-II型非自耗式真空电弧炉的坩埚内进行熔炼，真空度为5×10-3Pa,利用电弧加热的高温，熔化温度为2000K，将所加入的所有中间合金熔化，保温10分钟，然后随炉子里带有水冷装置的铜坩埚冷却至熔化的中间合金固化，再在熔化温度为2000K条件下将固态合金熔化，再保温10分钟，如此重复3遍，保证所有组分元素反应充分，由此合金熔炼，制得块状Al-Sc-Zr中间合金；
第三步，块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理：
将上述第二步制得的块状Al-Sc-Zr中间合金加热至熔化然后进行超声处理，超声功率为650W，超声频率为25000Hz，超声时间为1min，该过程通入氩气进行保护，在熔体凝固前将其倒入高为120mm，直径为20mm的钢模中，由此完成块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理；
第四步，Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备：
将上述第三步完成超声处理后的块状Al-Sc-Zr中间合金进行线切割，切割成长20mm，直径20mm的圆柱体后放入LZK-12A型真空快淬炉内的铜坩埚内，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，通过移动极头的火焰将该铜坩埚内的Al-Sc-Zr中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，铜轮的转速为2000r/min，其冷却速率达104K/s，制备出宽为5毫米，厚为0.1毫米、长为15毫米的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。将由此制备得的薄带孕育剂用2000#SiC砂纸进行磨制，用酒精通过超声震荡洗去试样表面杂质，采用美国FEINova Nano SEM450场发射电子显微镜观察薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的微观形貌，如图1的扫描电子显微镜图像所示，图面中暗黑色的为铝基体，上面分布的为Al3Sc和Al3Zr颗粒，颗粒呈现出椭圆状分布，颗粒尺寸分布范围在500nm～1μm之间。
实施例2
第一步，原料的配制：
称取所需用量的商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc为1.00％、Zr为1.00％，其余为Al，进行原料配制
第二步，块状Al-Sc-Zr中间合金的原位合成制备：
同实施例1；
第三步，块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理：
将上述第二步制得的块状Al-Sc-Zr中间合金加热至熔化然后进行超声处理，超声功率为670W，超声频率为27000Hz，超声时间为1.5min，该过程通入氩气进行保护，在熔体凝固前将其倒入高为120mm，直径为20mm的钢模中，由此完成块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理；
第四步，Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备：
将上述第三步完成超声处理后的块状Al-Sc-Zr中间合金进行线切割，切割成长20mm，直径20mm的圆柱体后放入LZK-12A型真空快淬炉内的铜坩埚内，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，通过移动极头的火焰将该铜坩埚内的Al-Sc-Zr中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，铜轮的转速为4000r/min，其冷却速率达106K/s，制备出宽为2.5毫米，厚为0.06毫米、长为20毫米的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。将由此制备得的薄带孕育剂用2000#SiC砂纸进行磨制，用酒精通过超声震荡洗去试样表面杂质，采用美国FEI Nova Nano SEM450场发射电子显微镜观察薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的微观形貌，如图2的扫描电子显微镜图像所示，图面中暗黑色的为铝基体，上面分布的为Al3Sc和Al3Zr颗粒，颗粒呈现出立方体状分布，颗粒尺寸分布范围在300nm～800nm之间。
实施例3
第一步，原料的配制：
称取所需用量的商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc为1.00％、Zr为2.00％，其余为Al，进行原料配制
第二步，块状Al-Sc-Zr中间合金的原位合成制备：
同实施例1；
第三步，块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理：
将上述第二步制得的块状Al-Sc-Zr中间合金加热至熔化然后进行超声处理，超声功率为700W，超声频率为30000Hz，超声时间为2min，该过程通入氩气进行保护，在熔体凝固前将其倒入高为120mm，直径为20mm的钢模中，由此完成块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理；
第四步，Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备：
将上述第三步完成超声处理后的块状Al-Sc-Zr中间合金进行线切割，切割成长20mm，直径20mm的圆柱体后放入LZK-12A型真空快淬炉内的铜坩埚内，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，通过移动极头的火焰将该铜坩埚内的Al-Sc-Zr中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，铜轮的转速为8000r/min，其冷却速率达107K/s，制备出宽为2毫米，厚为0.03毫米、长为16毫米的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。将由此制备得的薄带孕育剂用2000#SiC砂纸进行磨制，用酒精通过超声震荡洗去试样表面杂质，采用美国FEI Nova Nano SEM450场发射电子显微镜观察薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的微观形貌，如图3的扫描电子显微镜图像所示，图面中暗黑色的为铝基体，上面分布的为Al3Sc和Al3Zr颗粒，颗粒呈现出立方体和短针状分布，其中立方体状颗粒尺寸分布范围在400nm～800nm之间，短针状颗粒的尺寸分布范围在1μm～2μm之间。
上述实施例中使用商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，其具体组成成分如下：
商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金的具体成分
商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金的具体成分
上述实施例中所涉及的原料和设备通过公知途径获得，操作工艺是本技术领域的技术人员能够掌握的。

Claims (4)

1.Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其特征在于：是采用原位合成法、超声处理和快速凝固技术制得薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的方法，具体步骤如下：
第一步，原料的配制：
称取所需用量的商购组分含量质量百分比为Al-5Sc的中间合金和商购组分含量质量百分比为Al-40Zr的中间合金，依据目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc为1.00%～2.00%、Zr为1.00%～2.00%，其余为Al，进行原料配制；
第二步，块状Al-Sc-Zr中间合金的原位合成制备：
将上述第一步称取的商购Al-5Sc中间合金和商购Al-40Zr中间合金放入非自耗式真空电弧炉的坩埚内进行熔炼，真空度为5×10-3 Pa,利用电弧加热的高温，熔化温度为2000K，将所加入的所有中间合金熔化，保温10分钟，然后随炉子里带有水冷装置的铜坩埚冷却至熔化的中间合金固化，再在熔化温度为2000 K条件下将固态合金熔化，再保温10分钟，如此重复3遍，保证所有组分元素反应充分，由此合金熔炼，原位合成制得块状Al-Sc-Zr中间合金；
第三步，块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理：
将上述第二步制得的块状Al-Sc-Zr中间合金加热至熔化然后进行超声处理，超声功率为650～700W，超声频率为25000～30000Hz，超声时间为1～2min，该过程通入氩气进行保护，在熔体凝固前将其倒入高为120mm，直径为20mm的钢模中，由此完成块状Al-Sc-Zr中间合金的超声处理；
第四步，Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备：
将上述第三步完成超声处理后的块状Al-Sc-Zr中间合金进行线切割，切割成长20mm，直径20mm的圆柱体后放入真空快淬炉的铜坩埚内，真空度为5×10-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，通过移动极头的火焰将该铜坩埚内的Al-Sc-Zr中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，铜轮的转速为2000～8000r/min，其冷却速率达104～107K/s，制备出宽为2～5毫米，厚为0.03～0.1毫米、长为5～30毫米的薄带状Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂。
2.根据权利要求1所述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其特征在于：其目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc与Zr的质量比为2:1，其余为Al。
3.根据权利要求1所述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其特征在于：其目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc与Zr的质量比为1:1，其余为Al。
4.根据权利要求1所述Al3Sc-Al3Zr/Al复合材料孕育剂的制备方法，其特征在于：其目标合金中各组分元素的质量百分比为：Sc与Zr的质量比为1:2，其余为Al。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110423921A (zh) * 2019-09-12 2019-11-08 中国恩菲工程技术有限公司 一种ScAl3/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
CN111004949A (zh) * 2019-11-29 2020-04-14 广东凤铝铝业有限公司 一种铝合金铸造方法
CN113388747A (zh) * 2021-04-29 2021-09-14 百色市广百金属材料有限公司 一种新型铝-锆-稀土三元铝合金添加剂及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58107254A (ja) * 1981-12-18 1983-06-25 Suzuki Motor Co Ltd アルミニウム−高珪素合金の鋳造法
US6132530A (en) * 1996-06-28 2000-10-17 Timminco Limited Strontium-aluminum intermetallic alloy granules
CN102220504A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 南昌大学 一种用高能超声制备铝钐中间合金的方法
CN105821260A (zh) * 2016-05-20 2016-08-03 湖南东方钪业股份有限公司 一种铝合金用的铝钪锆中间合金及其生产方法
CN105950921A (zh) * 2016-05-27 2016-09-21 河北工业大学 一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法
CN108977680A (zh) * 2018-07-31 2018-12-11 河北工业大学 用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58107254A (ja) * 1981-12-18 1983-06-25 Suzuki Motor Co Ltd アルミニウム−高珪素合金の鋳造法
US6132530A (en) * 1996-06-28 2000-10-17 Timminco Limited Strontium-aluminum intermetallic alloy granules
CN102220504A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 南昌大学 一种用高能超声制备铝钐中间合金的方法
CN105821260A (zh) * 2016-05-20 2016-08-03 湖南东方钪业股份有限公司 一种铝合金用的铝钪锆中间合金及其生产方法
CN105950921A (zh) * 2016-05-27 2016-09-21 河北工业大学 一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法
CN108977680A (zh) * 2018-07-31 2018-12-11 河北工业大学 用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110423921A (zh) * 2019-09-12 2019-11-08 中国恩菲工程技术有限公司 一种ScAl3/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用
CN111004949A (zh) * 2019-11-29 2020-04-14 广东凤铝铝业有限公司 一种铝合金铸造方法
CN111004949B (zh) * 2019-11-29 2021-02-02 佛山市三水凤铝铝业有限公司 一种铝合金铸造方法
CN113388747A (zh) * 2021-04-29 2021-09-14 百色市广百金属材料有限公司 一种新型铝-锆-稀土三元铝合金添加剂及其制备方法

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