CN110157935A - 铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造铝硅合金用Al‑V‑B细化剂、其制备方法及应用,Al‑V‑B细化剂,的化学元素组成和质量百分比为铝80.0‑95.8%,钒2.1‑10.0%,硼2.1‑10.0%;其物相组成由基体为铝固溶体α‑Al和颗粒尺寸为2‑100微米的质点颗粒构成。质点颗粒物相为同时包含VAl3相、VB2相和AlB2相。在铸造铝硅合金应用中,使铸造铝硅合金中α‑Al的晶粒尺寸细化至220微米以下。其制备方法为氟盐法,包括以下步骤:先进行原料的称量;再进行Al‑V‑B合金熔炼。本发明Al‑V‑B细化剂细化效果可达184微米,满足铝工业认可标准的≤220μm;制备方法简便,适于大规模工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造铝硅合金用细化剂、其制备方法及应用,特别是涉及一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用,应用于铝合金冶炼技术领域。
背景技术
铸造铝硅合金由于具有良好的力学性能和铸造性能在食品包装、交通运输和建筑材料等领域被广泛应用。对合金进行晶粒细化,可获得致密的合金组织,同时也能减轻铸件的热裂和偏析倾向,降低气孔率,从而可以提高合金的综合性能。最常用且有效的细化方法是添加细化剂,其中Al-5Ti-B细化剂已得到广泛应用。然而,该细化剂不适用于细化Si含量大于5wt.%高硅含量铝硅合金,主要原因是硅元素与钛元素相互作用而形成毒害钛硅化物,使细化剂失效。
近期出现的Al-Nb-B细化剂可有效细化高硅含量铝硅合金。然而,Nb元素相对原子质量大,密度较高,为8.57g/cm3,使NbAl3、NbB2等细化质点易沉降失效,出现显著的细化衰退现象。此外,使用氟盐法制备Al-Nb-B细化剂时,Nb很容易沉积,不溶于细化剂中,使制备出的细化剂中只有底部含少量的Nb,甚至不含Nb,影响细化剂的细化效果。
随着汽车轻量化的推进,铸造铝硅合金使用量持续上升,因此迫切需要一种能有效细化高硅含量铝硅合金的晶粒细化剂。V与Nb在元素周期表的同一族上,原子性质相近,且V密度较低,为5.87g/cm3。因此,通过往晶粒细化剂中引入V,以解决NbAl3、NbB2等细化质点易沉降失效的现象,最终获得能有效细化高硅含量铝硅合金的Al-V-B细化剂。此外,现有技术中国专利,申请号CN201811226151.3晶粒细化剂及其制备方法和应用,提供了一种新型细化剂Al-V-B合金的成分及其制备方法和应用,该技术制备的Al-2V-2B细化剂能将Al-7Si合金中α-Al的晶粒尺寸减小至450μm,说明添加Al-V-B细化剂能有效细化铸造铝硅合金,但该技术存在以下问题:
1、铝工业认可标准的≤220μm(G.P.Jones,J.Pearson,Factors affecting theGrain-Refinement of aluminium using titanium and boron additives,Metallurgical Transactions B,7B(1976),223-224.),该技术制备的Al-2V-2B细化剂加入Al-7Si合金后,样品中α-Al的晶粒尺寸减小至450μm,是标准的2倍以上,不满足应用要求。
2、该现有技术制备Al-V-B细化剂的过程中存在三次改变温度的操作,且需要使用电弧熔炼炉和电阻炉两种加热设备,同时制备细化剂时所需时间为4h,时间较长,操作较繁琐。
发明内容
为了解决现有技术问题,本发明的目的在于克服已有技术存在的不足,提供一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用,本发明Al-V-B细化剂细化效果明显,细化后使Si含量大于5wt.%高硅含量铝硅合金中α-Al晶粒显著细化,能满足铝工业认可标准的≤220μm;本发明制备方法简便,适于大规模工业生产。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其化学元素组成和质量百分比为:铝:80.0-95.8%;钒:2.1-10.0%;硼:2.1-10.0%;并且各元素质量百分比总和为100%;所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂为合金材料,其物相组成由作为基体的α-Al铝固溶体和起细化作用的质点颗粒构成,所述质点颗粒弥散分布于α-Al基体中。
优选上述质点颗粒的颗粒尺寸为2-100微米。
优选上述质点颗粒的颗粒尺寸为10-80微米。
优选上述质点颗粒的物相为同时包含VAl3相、VB2相和AlB2相的多种物相。
优选上述VAl3相的质点颗粒尺寸为50-100微米,优选上述VB2相的质点颗粒尺寸为2-20微米,优选上述AlB2相的质点颗粒尺寸为10-50微米。
优选铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的化学元素组成和质量百分比为:铝:80.0-94.0%;钒:3.0-10.0%;硼:3.0-10.0%;并且各元素质量百分比总和为100%。
一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照本发明上述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的化学元素组成及其质量百分比配方进行配料,并按照V和B的收得率皆不低于质量比例75%的标准,额外称取V粉和KBF4粉作为因烧损而补充原料部分,分别称取Al块、V粉及KBF4粉作为合金化原料;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在750-850℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌至少20秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在90-120分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔不超过30分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌至少20秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于铸铁模具中,凝固后脱模得到Al-V-B合金,作为铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂。
作为本发明优选的技术方案,在所述步骤(2)中,在进行Al-V-B合金熔炼时,将V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中进行搅拌至少60秒;然后在Al-V-B合金的熔炼时间内,按照每次间隔不超过15分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌至少20秒,从而得到Al-V-B合金的熔体;最后捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于不低于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-V-B合金,作为铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂。
一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的应用,将所述Al-V-B细化剂添加到Si质量百分比含量不低于5.0wt.%的铸造铝硅合金中,使铸造铝硅合金中α-Al的晶粒尺寸细化至220微米以下。
作为本发明优选的技术方案,将所述Al-V-B细化剂添加到Si质量百分比含量不低于10.0wt.%的铸造铝硅合金中,使铸造铝硅合金中α-Al的晶粒尺寸细化至220微米以下,实现Al-V-B细化剂在铸造铝硅合金中的应用。
本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.本发明Al-V-B细化剂其细化效果优于现有技术,能将Si质量百分比含量不低于5.0wt.%的铸造铝硅合金的晶粒尺寸细化至220μm以下,满足铝工业认可标准;
2.本发明方法制备过程不需要多次升温,所需制备条件简单,操作方便,制备的细化剂细化效果优良,优于商用Al-5Ti-B和Al-5Nb-B细化剂。
附图说明
图1为本发明实施例一Al-3V-3B细化剂的XRD图谱。
图2为本发明实施例一Al-3V-3B细化剂的SEM照片。
图3为进行添加本发明实施例一Al-3V-3B细化剂后的Al-10Si合金的金相照片。
图4为对比例1中未添加细化剂的Al-10Si合金金相照片。
图5为对比例2中添加商用Al-5Ti-B细化剂后Al-10Si合金的金相照片。
图6为对比例3中添加商用Al-5Nb-B细化剂后Al-10Si合金的金相照片。
图7为对比例4中添加Al-2V-2B细化剂后Al-10Si合金的金相照片。
图8为对比例5中Al-3V-1B细化剂的XRD图谱。
图9为进行添加对比例5中的Al-3V-1B细化剂后Al-10Si合金的金相照片。
图10为对比例6中Al-5V-1B细化剂的XRD图谱。
图11为进行添加对比例6中的Al-5V-1B细化剂后Al-10Si合金的金相照片。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明,本发明的优选实施例详述如下:
实施例一:
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其化学元素组成和质量百分比为:铝:94%;钒:3.0%;硼:3.0%;所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂为合金材料,其物相组成由作为基体的α-Al铝固溶体和起细化作用的质点颗粒构成,所述质点颗粒弥散分布于α-Al基体中。本实施例铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂中纯钒的质量百分数为3%,纯硼的质量百分数为3%,余量为纯铝,其作为细化剂为Al-3V-3B。
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,具体制备方法包括如下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照铝为94%、钒为3.0%;硼为3.0%的化学元素组成和质量百分比,称取Al块140.6克,V粉6.0克和KBF4粉69.9克作为原料,其中已按原料收得率最低75.0wt.%额外称取了V粉和KBF4粉作为烧损;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在800℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌60秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在120分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔15分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌60秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-3V-3B合金,作为铸造铝硅合金用Al-3V-3B细化剂。
实验测试分析
为了表征本实施例制备的Al-3V-3B细化剂的组成,对本实施例制备的Al-3V-3B细化剂进行X射线衍射分析,如图1所示,其物相组成为α-Al、VAl3、VB2及AlB2,成功制备出Al-3V-3B细化剂。
为了观察Al-3V-3B细化剂的显微组织,对本实施例制备的Al-3V-3B细化剂进行扫描电镜表征,如图2所示,其中VAl3颗粒尺寸为80微米;VB2颗粒尺寸10微米;AlB2颗粒尺寸为40微米,获得了显微组织均匀的Al-3V-3B细化剂。
对所得Al-3V-3B细化剂的细化性能进行评估,具体方法包括以下步骤:
步骤a):将装有150克Al-10Si合金的石墨坩埚放入800℃电阻炉内加热;
步骤b):待合金熔化后,按照Al-10Si合金质量的2.0wt.%向熔体投入实施例一中制备的Al-3V-3B细化剂3.0克,立即搅拌1min;
步骤c):从添加实施例一中制备的Al-3V-3B合金开始计算,保温30min,浇于经250℃预热的Ф30mm铸铁模具中;
步骤d):待试样凝固后,切取铸锭底部上20mm进行打磨、抛光、腐蚀和拍照。
细化性能测试结果如图3所示,添加实施例一中制备的Al-3V-3B细化剂后,试样中的凝固组织更细小,根据GB/T3246.2-2012中的平均截距法进行晶粒尺寸统计,试样中α-Al的晶粒尺寸减小至184μm,细化效果满足铝工业认可标准的≤220μm。
为证明实施例一制备的Al-3V-3B细化剂的细化效果,分别在以下对比例1、2、3中采用本发明实施例一相同的细化性能评估,进行了未添加细化剂、添加商业细化剂Al-5Ti-B细化剂和添加商业细化剂Al-5Nb-B细化剂的Al-10Si合金细化性能测试,具体如下:
对比例1
为证明本发明实施例一制备的Al-3V-3B细化剂具有细化效果,制备了未添加细化剂的Al-10Si合金作为对比测试试样材料,未特别说明的制备步骤与实施一相同,不同之处在于:
在所述步骤b)中,不添加细化剂。
其细化性能测试结果如图4所示,未添加细化剂的Al-10Si合金,其试样中α-Al的晶粒尺寸为1447μm,远大于本发明实施例一中α-Al的晶粒尺寸,且不满足铝工业认可标准的≤220μm。
对比例2
为证明本发明实施例一制备的Al-3V-3B细化剂细化效果优于商业Al-5Ti-B细化剂,制备了添加Al-5Ti-B细化剂的Al-10Si合金作为对比测试试样材料,未特别说明的制备步骤与实施例一相同,不同之处在于:
在所述步骤b)中,添加的细化剂为Al-5Ti-B细化剂。
细化性能测试结果如图5所示,添加Al-5Ti-B细化剂的Al-10Si合金,其试样中α-Al的晶粒尺寸为1021μm,远大于本发明实施例一中α-Al的晶粒尺寸,且不满足铝工业认可标准的≤220μm。
对比例3
为证明本发明实施例一制备的Al-3V-3B细化剂细化效果优于商业Al-5Nb-B细化剂,制备了添加Al-5Nb-B细化剂的Al-10Si合金作为对比测试试样材料,未特别说明的制备步骤与实施例一相同,不同之处在于:
在所述步骤b)中,添加的细化剂为Al-5Nb-B细化剂。
细化性能测试结果如图6所示,添加Al-5Nb-B细化剂的Al-10Si合金,其试样中α-Al的晶粒尺寸为348μm,远大于本发明实施例一中α-Al的晶粒尺寸,且不满足铝工业认可标准的≤220μm。
通过上述对比例1、2和3可以证明,本发明实施例一Al-3V-3B细化剂具有显著的细化效果。
对比例4
为证明本发明实施例一提供的技术方法优于现有技术方案,在对比例4中,以现有技术CN201811226151.3公开的技术方案中记载的成分配比,采用与本发明实施例一基本相同的制备方法制备了Al-2V-2B细化剂,一种铸造铝硅合金用Al-2V-2B细化剂的制备方法,具体制备方法包括如下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照铝为96%、钒为2.0%;硼为2.0%的化学元素组成和质量百分比,称取Al块143.8克,V粉4.0克和KBF4粉46.6克作为原料,其中已按原料收得率最低75.0wt.%额外称取了V粉和KBF4粉作为烧损;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在800℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌60秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在120分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔15分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌60秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-2V-2B合金,作为铸造铝硅合金用Al-2V-2B细化剂。
将在本对比例制备的Al-2V-2B细化剂进行细化性能测试,对Al-2V-2B细化剂的细化性能测试结果如图7所示,添加Al-2V-2B细化剂后的Al-10Si合金,其试样中α-Al的晶粒尺寸为370μm。与现有技术方法所得细化效果得到α-Al晶粒尺寸为450μm进行比较可知,本对比例的制备工艺的效果优于现有技术,并且本对比例制备方法中的制备温度未改变,也为800℃,制备所需时长为2h,与现有技术相比操作更简单。
但是,通过对比例4和实施例一进行比较,还可以证明成分配比对细化效果的影响。本发明实施例一Al-3V-3B细化剂的效果达到α-Al晶粒尺寸为184μm,显著优于对比例4的Al-2V-2B细化剂细化效果得到α-Al晶粒尺寸为370μm。
此外,为了进一步证明本发明制备的Al-3V-3B细化剂具有不可预期的显著细化效果,即成分配比对Al-V-B细化剂效果的影响,在对比例5和6分别制备了不同成分比例的Al-3V-1B细化剂和Al-5V-1B细化剂,并进行细化性能测试。
对比例5
为进一步证明成分配比对Al-V-B细化剂效果的影响,本对比例制备了Al-3V-1B细化剂,未特别说明的制备步骤与实施例一相同,不同之处在于:
所述步骤(1)进行原料的称量过程中,按照成分称取Al块144.4克,V粉6.0克和KBF4粉23.6克作为原料。
为了表征本对比例Al-3V-1B细化剂的合金组成,对本对比例制备的Al-3V-1B细化剂进行X射线衍射分析,如图8所示,其物相组成为α-Al和VB2,成功制备出Al-3V-1B细化剂。相较于实施例一中的Al-3V-3B细化剂,本对比例中的细化剂中缺少了VAl3和AlB2相。
细化性能测试结果如图9所示,制备了添加Al-3V-1B细化剂的Al-10Si合金作为对比测试试样材料,其试样中α-Al的晶粒尺寸为482μm,远大于本发明实施例一中α-Al的晶粒尺寸,且不满足铝工业认可标准的≤220μm。
对比例6
为进一步证明成分配比对Al-V-B细化剂效果的影响,本对比例制备了Al-5V-1B细化剂,未特别说明的制备步骤与实施例一相同,不同之处在于:
所述步骤(1)进行原料的称量过程中,按照成分称取Al块141.0克,V粉10.0克和KBF4粉23.3克作为原料。
为了表征Al-5V-1B细化剂的合金组成,对本对比例制备的Al-5V-1B细化剂进行X射线衍射分析,如图10所示,其物相组成为α-Al、VAl3、VAl11及VB,成功制备出Al-5V-1B细化剂。相较于实施例一中的Al-3V-3B细化剂,本对比例中的细化剂缺少了VB2和AlB2相,多出了VAl11和VB相。
细化性能测试结果如图11所示,添加Al-5V-1B细化剂的Al-10Si合金,其试样中α-Al的晶粒尺寸为451μm,远大于本发明实施例一中α-Al的晶粒尺寸,且不满足铝工业认可标准的≤220μm。
结合上述对比例4、5、6以及现有技术CN201811226151.3的细化效果370μm、482μm、451μm和450μm可知,调节成分含量的细化效果应在400±50μm范围,均无法满足铝工业认可的≤220μm的标准,而本发明实施例一成分配合相应的制备工艺,细化效果显著改善,达到184μm,晶粒尺寸低于各对比例细化晶粒尺寸一半以上,满足铝工业认可标准的≤220μm。
实施例二:
本实施例与实施例一基本相同,特别之处在于:
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其化学元素组成和质量百分比为:铝:95.8%;钒:2.1%;硼:2.1%;所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂为合金材料,其物相组成由作为基体的α-Al铝固溶体和起细化作用的质点颗粒构成,所述质点颗粒弥散分布于α-Al基体中。
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,具体制备方法包括如下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照铝为95.8%、钒为2.1%;硼为2.1%的化学元素组成和质量百分比,称取Al块140.6克,V粉4.2克和KBF4粉48.0克作为原料,其中已按原料收得率最低75.0wt.%额外称取了V粉和KBF4粉作为烧损;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在750℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌60秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在120分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔15分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌60秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-V-B合金,作为铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂。
实施例三:
本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-10V-10B细化剂,其化学元素组成和质量百分比为:铝:80.0%;钒:10.0%;硼:10.0%;所述铸造铝硅合金用Al-10V-10B细化剂为合金材料,其物相组成由作为基体的α-Al铝固溶体和起细化作用的质点颗粒构成,所述质点颗粒弥散分布于α-Al基体中。
在本实施例中,一种铸造铝硅合金用Al-10V-10B细化剂的制备方法,具体制备方法包括如下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照铝为80.0%、钒为10.0%;硼为10.0%的化学元素组成和质量百分比,称取Al块140.6克,V粉10.0克和KBF4粉116.5克作为原料,其中已按原料收得率最低75.0wt.%额外称取了V粉和KBF4粉作为烧损;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在850℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌20秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在90分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔30分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌20秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-10V-10B合金,作为铸造铝硅合金用Al-10V-10B细化剂。
综合上述实施例可知,本发明上述实施例铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其化学元素组成和质量百分比为铝80.0-95.8%,钒2.1-10.0%,硼2.1-10.0%,各元素质量百分比总和为100%;其物相组成由基体为铝固溶体α-Al和颗粒尺寸为2-100微米的质点颗粒构成。质点颗粒的物相为同时包含VAl3相、VB2相和AlB2相。在铸造铝硅合金的应用中,使铸造铝硅合金中α-Al的晶粒尺寸细化至220微米以下。其制备方法为氟盐法,包括以下步骤:1)原料的称量;2)Al-V-B合金的熔炼。本发明Al-V-B细化剂细化效果可达184微米,满足铝工业认可标准的≤220μm;制备方法简便,适于大规模工业生产。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明,但本发明不限于上述实施例,还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化,凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化,均应为等效的置换方式,只要符合本发明的发明目的,只要不背离本发明铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用的技术原理和发明构思,都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于,其化学元素组成和质量百分比为:铝:80.0-95.8%;钒:2.1-10.0%;硼:2.1-10.0%;并且各元素质量百分比总和为100%;所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂为合金材料,其物相组成由作为基体的α-Al铝固溶体和起细化作用的质点颗粒构成,所述质点颗粒弥散分布于α-Al基体中。
2.根据权利要求1所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于:所述质点颗粒的颗粒尺寸为2-100微米。
3.根据权利要求2所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于:所述质点颗粒的颗粒尺寸为10-80微米。
4.根据权利要求1所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于:所述质点颗粒的物相为同时包含VAl3相、VB2相和AlB2相的多种物相。
5.根据权利要求4所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于:所述VAl3相的质点颗粒尺寸为50-100微米,所述VB2相的质点颗粒尺寸为2-20微米,所述AlB2相的质点颗粒尺寸为10-50微米。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂,其特征在于:其化学元素组成和质量百分比为:铝:80.0-94.0%;钒:3.0-10.0%;硼:3.0-10.0%;并且各元素质量百分比总和为100%。
7.一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)原料的准备:
采用KBF4粉作为B源,采用Al块和V粉作为金属原料,按照权利要求1所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的化学元素组成及其质量百分比配方进行配料,并按照V和B的收得率皆不低于质量比例75%的标准,额外称取V粉和KBF4粉作为因烧损而补充原料部分,分别称取Al块、V粉及KBF4粉作为合金化原料;
(2)Al-V-B合金的熔炼:
首先将在所述步骤(1)中称量的原料Al块在750-850℃下进行熔化,得到铝熔体;
然后将在所述步骤(1)中称量的V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中,并进行搅拌至少20秒;
然后使原料混合物进行熔炼制备Al-V-B合金熔体,在90-120分钟的Al-V-B合金的熔炼过程内,按照每次间隔不超过30分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌至少20秒,从而得到成分均匀的Al-V-B合金熔体;
然后在捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于铸铁模具中,凝固后脱模得到Al-V-B合金,作为铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂。
8.根据权利要求7所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,其特征在于:在所述步骤(2)中,在进行Al-V-B合金熔炼时,将V粉和KBF4粉混匀后加入铝熔体中进行搅拌至少60秒;然后在Al-V-B合金的熔炼时间内,按照每次间隔不超过15分钟,对Al-V-B合金熔体进行搅拌至少20秒,从而得到Al-V-B合金的熔体;最后捞净Al-V-B合金熔体中的浮渣后,将Al-V-B合金熔体浇于不低于250℃预热温度的铁模具中,凝固后脱模得到Al-V-B合金,作为铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂。
9.一种铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的应用,其特征在于,将所述Al-V-B细化剂添加到Si质量百分比含量不低于5.0wt.%的铸造铝硅合金中,使铸造铝硅合金中α-Al的晶粒尺寸细化至220微米以下。
10.根据权利要求9所述铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂的制备方法,其特征在于:将所述Al-V-B细化剂添加到Si质量百分比含量不低于10.0wt.%的铸造铝硅合金中,使铸造铝硅合金中α-Al的晶粒尺寸细化至220微米以下。
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