CN110885935B - 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法 - Google Patents

一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110885935B
CN110885935B CN201911215112.8A CN201911215112A CN110885935B CN 110885935 B CN110885935 B CN 110885935B CN 201911215112 A CN201911215112 A CN 201911215112A CN 110885935 B CN110885935 B CN 110885935B
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
alloy
scandium
temperature
refiner
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.)
Active
Application number
CN201911215112.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110885935A (zh
Inventor
毛红奎
尹智
贾喆
何炀
徐宏
王宇
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.)
BEIFANG HENGLI SCIENCE AND TEC
Original Assignee
North University of China
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 North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN201911215112.8A priority Critical patent/CN110885935B/zh
Publication of CN110885935A publication Critical patent/CN110885935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110885935B publication Critical patent/CN110885935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C22C1/03—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
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent

Abstract

本发明公开了一种适用于Mg‑Al合金晶粒细化的铸造方法，包括以下步骤：取炉料去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至400‑500℃；通入SF6、N2混合气体后，调节炉温至700‑750℃，将炉料熔化；待炉料熔化后，将钪硼细化剂加入坩埚中，搅拌后，保温5‑15分钟；降温到炉料熔液温度为680‑720℃时，再次搅拌后撇渣；将炉料熔液浇注到TP1标准模具中进行冷却，制得合金工件。该方法可以对镁铝合金的晶粒产生明显的细化效果。

Description

一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法
技术领域
本发明一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，属于铸造方法技术领域。
背景技术
铸造镁合金的晶粒细化，在过去的二十年中一直是一个活跃的研究课题，因为它被认为是同时提高强度的最有效方法之一，延展性和可成形性。新型晶粒细化剂的开发通常基于通过对铸造铝合金中晶粒细化的全面和大量研究而建立的理论模型。通常，铸造中的晶粒细化可以通过晶粒细化处理来实现，晶粒细化处理是添加或原位形成外来颗粒以促进异相成核速率的过程，或通过控制结构过冷或两者来限制晶粒生长。
目前对于不含Al镁合金晶粒细化的方法中,主要是添加Zr元素来进行细化。对于含Al镁合金,不能使用锆元素是因为锆会与铝反应生成Al3Zr，不能作为异质形核核心。现有技术中，通过使用石墨、萤石制成的细化剂，超过500度就需要混合保护气进行保护，造成生产中诸多不便。还有常常使用氧化锌作为细化剂，气性质不稳定，并且细化效果差，而生成纳米ZnO密度大容易下沉，并且有团聚的问题，导致细化效果不均匀。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，该方法可以对镁铝合金的晶粒产生明显的细化效果。
本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，包括以下步骤：
1）取炉料去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至400-500℃；
2）通入SF6、N2混合气体后，调节炉温至700-750℃，将炉料熔化；
3）待炉料熔化后，将钪硼细化剂加入坩埚中，搅拌后，保温5-15分钟；
4）降温到炉料熔液温度为680-720℃时，再次搅拌后撇渣；
5）将炉料熔液浇注到标准模具中进行冷却，制得合金工件。
优选的，所述炉料为纯镁或纯镁与纯铝的混合物。
优选的，所述纯镁的纯度为99.99%以上，纯铝的纯度为99.99%以上。
优选的，所述钪硼细化剂中Sc：B的质量比为1：0.2～4，所述钪硼细化剂的加入质量为炉料质量的0.1～2wt%。
优选的，所述钪硼细化剂中钪的存在形式为Al-2Sc～Al-20Sc中间合金，分别为Al-2Sc、Al-3Sc、Al-4Sc……Al-20Sc中间合金；所述的钪硼细化剂中硼存在形式为KBF4或Al-3B～Al-10B中间合金，Al-3B～Al-10B中间合金为Al-3B、Al-4B、Al-5B……Al-10B中间合金。
优选的，其特征在于，所述SF6通入量为30-50ml/min，N2通入量为0.05-0.2m3/h。
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的钪硼细化剂，包括以下质量份的组分：Al-2Sc～Al-20Sc中间合金25-75份，KBF4 5-10份。
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的钪硼细化剂，包括以下质量份的组分：Al-2Sc～Al-20Sc中间合金25-75份，Al-3B～Al-10B中间合金10-20份。
优选的，所述钪硼细化剂中还可以包括纯铝。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明钪硼细化剂在镁合金熔液中，自然形成一个融合相，ScB2的晶格常数为a=3.148，Mg的晶格常数为a=3.209，晶格错配度为1.9%，可以很好的作为α-Mg的晶粒细化剂，而且ScB2在熔体中可以原位生产很细小的颗粒，其熔点为2250℃，在熔体中以固体粒子的形式存在，在680-750℃时与Al不发生反应，晶粒细化效果好，使用方便，操作简单。
附图说明
图1为现有技术AZ31镁合金金相组织图；
图2为本发明实施例1制得的AZ31镁合金金相组织图；
图3为现有技术AZ91镁合金金相组织图；
图4为本发明实施例2制得的AZ91镁合金金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
以TP1测试方法确定晶粒细化效果，材料成分纯镁，在纯镁中加入Al-5Sc中间合金，将其在距底面（小直径）35mm处进行切断，进行抛光和腐蚀后可观测得到添加Sc元素的合金取得了明显的晶粒细化效果，并与TP1纯镁浇注样品进行对比。
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，具体过程如下：
1.取1kg 99.99%纯镁，去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至500℃；
2.通入SF6+N2混合气体（SF6通入量为40ml/min，N2通入量为0.1m3/h），调节炉温至750℃，将炉料熔化；
3.待炉料熔化后，将1.80g Al，25.00g Al-5Sc，5.8g KBF4加入坩埚中熔化并保温十分钟；
4.降温到熔液温度为720℃，搅拌后撇渣；
5. 浇注到TP1标准模具中进行冷却；
6.将铸件按标准切割、抛光、腐蚀后观察其晶粒尺寸，如图1所示，Mg-3Al的晶粒尺寸为407.12μm；如图2所示，在使用晶粒细化剂后，Mg-3Al的晶粒尺寸为305.34μm，加入晶粒细化剂的Mg-3Al晶粒尺寸比未加入细化剂的晶粒尺寸小25%。
实施例2
以TP1测试方法确定晶粒细化效果，材料成分纯镁，在纯镁中加入Al-3B 和Al-2Sc中间合金，将其在距底面（小直径）35mm处进行切断，进行抛光和腐蚀后可观测得到添加Sc元素的合金取得了明显的晶粒细化效果，并与TP1纯镁浇注样品进行对比。
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，具体过程如下：
具体过程如下：
1.取1kg 99.99%纯镁，去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至500℃；
2.通入SF6+N2混合气体（SF6通入量为40ml/min，N2通入量为0.1m3/h），调节炉温至750℃，将炉料熔化；
3.待炉料熔化后，将16.40g Al-3B，75.00g Al-2Sc加入坩埚中熔化并保温十分钟；
4.降温到熔液温度为720℃，搅拌后撇渣；
5.浇注到标准模具中进行水冷；
6.将铸件按标准切割、抛光、腐蚀后观察其晶粒尺寸，图3中Mg-9Al晶粒尺寸为163.9～175.3μm，如图4所示，使用晶粒细化剂后Mg-9Al晶粒尺寸为56.8～78.1μm，加入晶粒细化剂的Mg-9Al晶粒尺寸比未加入细化剂的晶粒尺寸小50%以上。
实施例3
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，具体过程如下：
1.取1kg 99.99%纯镁，去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至400℃；
2.通入SF6+N2混合气体（SF6通入量为50ml/min，N2通入量为0.2m3/h），调节炉温至700℃，将炉料熔化；
3.待炉料熔化后，将38.00g Al，8.00g Zn，14.00g Al-5B，10.00g Al-10Sc加入坩埚中熔化并保温十分钟；
4.降温到熔液温度为680℃，搅拌后撇渣；
5.浇注到标准模具中进行水冷。
实施例4
一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，具体过程如下：
1.取1kg 99.99%纯镁，去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至450℃；
2.通入SF6+N2混合气体（SF6通入量为30ml/min，N2通入量为0.05m3/h），调节炉温至720℃，将炉料熔化；
3.待炉料熔化后，将71.00g Al，9.00g Zn，9.00g Al-8B，7.00g Al-15Sc加入坩埚中熔化并保温十分钟；
4.降温到熔液温度为700℃，搅拌后撇渣；
5.浇注到标准模具中进行水冷。
本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims (3)

1.一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）取炉料去除表面氧化皮及油污，将坩埚和炉料放入炉膛内，预热炉温至400-500℃，所述炉料为纯镁或纯镁与纯铝的混合物，所述纯镁的纯度为99.99%以上，纯铝的纯度为99.99%以上；
2）通入SF6、N2混合气体后，调节炉温至700-750℃，将炉料熔化；
3）待炉料熔化后，将钪硼细化剂加入坩埚中，搅拌后，保温5-15分钟，所述钪硼细化剂中Sc：B的质量比为1：0.2～4，所述钪硼细化剂的加入质量为炉料质量的0.1～2wt%；
4）降温到炉料熔液温度为680-720℃时，再次搅拌后撇渣；
5）将炉料熔液浇注到标准模具中进行冷却，制得合金工件。
2.根据权利要求1所述的一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，其特征在于，所述钪硼细化剂中钪的存在形式为Al-2Sc～Al-20Sc中间合金；所述的钪硼细化剂中硼存在形式为KBF4或Al-3B～Al-10B中间合金。
3.根据权利要求1所述的一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法，其特征在于，所述SF6通入量为30-50ml/min，N2通入量为0.05-0.2m3/h。
CN201911215112.8A 2019-12-02 2019-12-02 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法 Active CN110885935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911215112.8A CN110885935B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911215112.8A CN110885935B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110885935A CN110885935A (zh) 2020-03-17
CN110885935B true CN110885935B (zh) 2021-10-26

Family

ID=69749929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911215112.8A Active CN110885935B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110885935B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101956111A (zh) * 2010-10-21 2011-01-26 重庆大学 加Sc强化ZK60镁合金的方法
CN102618757A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 江汉大学 一种耐热镁合金
CN103849802A (zh) * 2014-02-26 2014-06-11 燕山大学 一种高耐热性镁稀土硼合金及其制备方法
CN105112752A (zh) * 2015-09-08 2015-12-02 张超 一种耐磨减震合金
WO2016118444A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 University Of Florida Research Foundation, Inc. Radiation shielding and mitigating alloys, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
CN108048722A (zh) * 2017-12-16 2018-05-18 苏州胤宗智能科技有限公司 一种健身用悬空转轮及其耐磨处理工艺
CN108642311A (zh) * 2018-05-15 2018-10-12 张建华 一种镁合金材料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103589916B (zh) * 2013-12-03 2015-05-27 河北工业大学 一种快速凝固Al-Ti-B-Sc中间合金细化剂及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101956111A (zh) * 2010-10-21 2011-01-26 重庆大学 加Sc强化ZK60镁合金的方法
CN102618757A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 江汉大学 一种耐热镁合金
CN103849802A (zh) * 2014-02-26 2014-06-11 燕山大学 一种高耐热性镁稀土硼合金及其制备方法
WO2016118444A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 University Of Florida Research Foundation, Inc. Radiation shielding and mitigating alloys, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
CN105112752A (zh) * 2015-09-08 2015-12-02 张超 一种耐磨减震合金
CN108048722A (zh) * 2017-12-16 2018-05-18 苏州胤宗智能科技有限公司 一种健身用悬空转轮及其耐磨处理工艺
CN108642311A (zh) * 2018-05-15 2018-10-12 张建华 一种镁合金材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110885935A (zh) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Puga et al. Recycling of aluminium swarf by direct incorporation in aluminium melts
JP6667485B2 (ja) Ａｌ合金の再生方法
WO2017101709A1 (zh) 一种低成本高导热压铸镁合金及其制造方法
Darvishi et al. The mutual effect of iron and manganese on microstructure and mechanical properties of aluminium-silicon alloy
CN101781720B (zh) Mg2Si强化镁合金的制备方法
KR101264219B1 (ko) 마그네슘계 합금 및 그 제조방법
CN101285144A (zh) 一种半固态成形用镁合金及其半固态坯料制备方法
CN103361524A (zh) 用于过共晶铝硅合金的复合变质方法
CN108165839A (zh) 一种汽车发动机用铝合金压铸件的制备方法
JP5638222B2 (ja) 鋳造用耐熱マグネシウム合金および合金鋳物の製造方法
CN103233138B (zh) Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法
Yu et al. Effect of calcium addition on microstructure, casting fluidity and mechanical properties of Mg-Zn-Ce-Zr magnesium alloy
CN108950325B (zh) 一种高强度铝合金材料及其生产工艺
CN110885935B (zh) 一种适用于Mg-Al合金晶粒细化的铸造方法
Yang et al. Rheo-diecasting of AZ91D magnesium alloy by taper barrel rheomoulding process
CHEN et al. Grain refining technique of AM60B magnesium alloy by MgCO3
JP2010000514A (ja) マグネシウム合金部材の製造方法
CN114277277B (zh) 一种AlN/Al颗粒增强镁铝稀土基复合材料及其制备方法
Kuz'min et al. Production of primary silumins ingots modified with strontium
JP6900199B2 (ja) 鋳造用アルミニウム合金、アルミニウム合金鋳物製品およびアルミニウム合金鋳物製品の製造方法
JP6800128B2 (ja) Ａｌ合金の再生方法
JP2007211324A (ja) 半融合金鋳造用原料りん青銅合金
CN102517475A (zh) 一种掺杂ZrC的高强度铝合金及其制备方法
RU2549040C2 (ru) Сплав на магниевой основе, подходящий для применения при высокой температуре, и способ его получения
Mahmoud et al. Grain refinement of commercial pure aluminium by zirconium

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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220117

Address after: 100000 room 513, building 2, West courtyard, No. 10, Lane ditch, Zizhuyuan Road, Haidian District, Beijing

Patentee after: BEIFANG HENGLI SCIENCE AND TEC

Address before: 030051, Xueyuan Road, Shanxi Province, Taiyuan Province, No. 3

Patentee before: NORTH University OF CHINA

TR01 Transfer of patent right