CN113737037A - 一种铝合金晶粒的细化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液进行接触同时进行低压充型；所述细化合金与所述铝液接触前进行预热。本发明提供的晶粒细化方法，通过对铝合金制备过程中细化合金添加时机的调整减小了所得铝合金中晶粒的粒径，确保了得到铝合金具有良好的性能，避免了由于铝合金中晶粒过大而导致的性能问题。进一步地，由于细化合金添加时机的调整，还显著提升了细化合金的利用率。

Description

一种铝合金晶粒的细化方法
技术领域
本发明涉及铝合金领域，具体涉及一种铝合金晶粒的细化方法。
背景技术
目前，铝合金的制备过程通常为熔炼、合金化及浇铸，如在铝液熔炼时按整炉铝液计算，然后添加合金元素，最后将炉内铝液通过低压浇注系统充入铸型，完成浇注。
如CN102373352A公开了一种锻旋轮毂专用锻造铝合金的细化方法，其组合物及其重量百分比为：Si 0.705～0.795％，Mg 0.905～1.005％，Fe 0.2163％，Mn 0.0705％，剩余为Al。细化方法：先将Al、Si、Mg、Fe、Mn称重后置入熔炼炉内熔炼，当温度达到750℃±5℃时，使用冶金除渣装置除渣，制成铝合金液；再将铝合金液导入静置炉内，加入2号熔剂粉再进行精炼，然后将铝合金液在静置炉内静置30min，静置炉温度为735℃～745℃之间；将上述铝合金液通过热顶式铸造机进行成型铸造，合金液温度保持在740±5℃，将铸成的铝合金铸棒置入功率为800kw的均匀化炉内进行均匀化处理，温度控制在570±4℃，其保温时间不低于8h；将均匀化处理后的铝合金铸棒转入冷却室中，通过风机进行冷却后，得到锻旋轮毂专用锻造铝合金。
如CN107017035A公开了一种耐火稀土高铁铝合金电缆线芯细化方法，包括以下步骤：A、将一定比例的锰、钒、锡、锑、镨、铒、铬、铁混合燃烧液化处理；B、将基础材料铝燃烧液化处理；与步骤A中溶液充分混合；C、在步骤1中融化的铝液中加入稀土元素；D、加入精炼剂，进行除渣、除气；E、将铝合金熔体浇注于模具中，降温处理，成型，得铝合金铸坯；F、缆芯制备。其在线芯材料中增加了稀土材料，其稀土材料的选择范围广，不受单一元素限制，能够满足不同环境下的使用，具有良好的耐火性能、电气性能、机械性能、柔韧性能、耐电化学腐蚀性能。
然而现有技术中所得铝合金仍存在晶粒过大，从而影响铝合金性能的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铝合金晶粒的细化方法，以解决目前铝合金制备过程中存在的晶粒过大的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热。
本发明提供的晶粒细化方法，通过对铝合金制备过程中细化合金添加时机的调整减小了所得铝合金中晶粒的粒径，确保了得到铝合金具有良好的性能，避免了由于铝合金中晶粒过大而导致的性能问题。进一步地，由于细化合金添加时机的调整，还显著提升了细化合金的利用率。
作为本发明优选的技术方案，所述预热的温度为100-150℃，例如可以是100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃、120℃、122℃、124℃、126℃、128℃、130℃、132℃、134℃、136℃、138℃、140℃、142℃、144℃、146℃、148℃或150℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述铝液的温度为650-750℃，例如可以是650℃、655℃、660℃、665℃、670℃、675℃、680℃、685℃、690℃、695℃、700℃、705℃、710℃、715℃、720℃、725℃、730℃、735℃、740℃、745℃或750℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述铝液的温度为650-750℃，指铝液和细化合金接触前的温度。
作为本发明优选的技术方案，控制加入所述细化合金后铝液的温降为30-40℃，例如可以是30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃或40℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述温降为铝液和细化合金接触后铝液温度的降低值。
作为本发明优选的技术方案，所述细化合金包括合金块和/或合金粉。
作为本发明优选的技术方案，所述合金粉的粒度为2-5mm，例如可以是2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm或5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述接触中铝液的移动速度为50-400mm/s，例如可以是50mm/s、60mm/s、70mm/s、80mm/s、90mm/s、100mm/s、110mm/s、120mm/s、130mm/s、140mm/s、150mm/s、160mm/s、170mm/s、180mm/s、190mm/s、200mm/s、210mm/s、220mm/s、230mm/s、240mm/s、250mm/s、260mm/s、270mm/s、280mm/s、290mm/s、300mm/s、310mm/s、320mm/s、330mm/s、340mm/s、350mm/s、360mm/s、370mm/s、380mm/s、390mm/s或400mm/s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述细化合金包括铝基中间合金。
本发明中，铝基中间合金如可以是铝镍合金、铝钛合金、铝硼合金、铝锆合金或铝硅合金中的1种或至少2种的组合。所述细化合金还可以是其他多元细化合金，如铝镍钛合金或铝锆硅合金等。
作为本发明优选的技术方案，所述低压充型中的充型压力为0.02-0.08MPa，例如可以是0.022MPa、0.024MPa、0.026MPa、0.028MPa、0.03MPa、0.032MPa、0.034MPa、0.036MPa、0.038MPa、0.04MPa、0.042MPa、0.044MPa、0.046MPa、0.048MPa、0.05MPa、0.052MPa、0.054MPa、0.056MPa、0.058MPa、0.06MPa、0.062MPa、0.064MPa、0.066MPa、0.068MPa、0.07MPa、0.072MPa、0.074MPa、0.076MPa、0.078MPa或0.08MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述细化方法包括将细化合金与铝液进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为100-150℃；所述铝液的温度为650-750℃；控制加入所述细化合金后铝液的温降为30-40℃；所述细化合金包括合金块和/或合金粉；所述合金粉的粒度为2-5mm；所述接触中铝液的移动速度为50-400mm/s；所述细化合金包括铝基中间合金；所述低压充型中的充型压力为0.02-0.08MPa。
本发明中的铝合金可以是ZL101A型铝合金，ZL114A型铝合金，AlSi9Cu3型铝合金，A356.2铝合金，AC42100铝合金，AC43000b铝合金，AC43000a铝合金等。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的晶粒细化方法，通过对铝合金制备过程中细化合金添加时机的调整减小了所得铝合金中晶粒的粒径，确保了得到铝合金具有良好的性能，避免了由于铝合金中晶粒过大而导致的性能问题。进一步地，由于细化合金添加时机的调整，还显著提升了细化合金的利用率。
(2)所得铝合金中晶粒的粒径大小可以控制在30-150μm，细化合金的利用率由85％以下提升至99％以上。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例中的铝合金产品为ZL104铝合金：
本实施例提供一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液(铝液参考国标GB/T 1173-1995Mg进行配置)进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为120℃；所述铝液的温度为700℃；控制加入所述细化合金后铝液的温降为33℃；所述细化合金为合金块；所述接触中铝液的移动速度为120mm/s；所述细化合金为铝钛碳硼合金；所述低压充型中的充型压力为0.05MPa。
细化合金的利用率详见表1。
实施例2
本实施例中的铝合金产品的为ZL104铝合金：
本实施例提供一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液(铝液参考国标GB/T 1173-1995Mg进行配置)进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为100℃；所述铝液的温度为650℃；控制加入所述细化合金后铝液的温降为30℃；所述细化合金为合金粉；所述合金粉的粒度为3-4mm；所述接触中铝液的移动速度为50mm/s；所述细化合金为铝铌硼合金；所述低压充型中的充型压力为0.08MPa。
所得铝合金的晶粒参数详见表1。
实施例3
本实施例中的铝合金产品为ZL101A铝合金：
本实施例提供一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液(铝液参考国标GB/T 1173-1995进行配置)进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为150℃；所述铝液的温度为750℃；控制加入所述细化合金后铝液的温降为40℃；所述细化合金为合金块；所述接触中铝液的移动速度为400mm/s；所述细化合金为铝钛硼合金；所述低压充型中的充型压力为0.02MPa。
所得铝合金的晶粒参数详见表1。
实施例4
本实施例中的铝合金产品为ZL101A铝合金：
本实施例提供一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液(铝液参考国标GB/T 1173-1995进行配置)进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为130℃；所述铝液的温度为680℃；控制加入所述细化合金后铝液的温降为36℃；所述细化合金为合金粉；所述合金粉的粒度为2-4mm；所述接触中铝液的移动速度为200mm/s；所述细化合金为铝钛碳硼合金；所述低压充型中的充型压力为0.06MPa。
所得铝合金的晶粒参数详见表1。
实施例5
本实施例中的铝合金产品为ZL101A铝合金：
本实施例提供一种铝合金晶粒的细化方法，所述细化方法包括将细化合金与铝液(铝液参考国标GB/T 1173-1995进行配置)进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为145℃；所述铝液的温度为720℃；控制加入所述细化合金后铝液的温度为35℃；所述细化合金为合金粉；所述合金粉的粒度为3-5mm；所述接触中铝液的移动速度为300mm/s；所述细化合金为铝铌硼合金；所述低压充型中的充型压力为0.04MPa。
所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例1
与实施例1的区别仅在于细化合金在铝液的熔炼过程中加入，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于细化合金在熔炼后加入，待细化合金溶解后进行浇注，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例3
与实施例3的区别仅在于细化合金在铝液的熔炼过程中加入，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例4
与实施例3的区别仅在于细化合金在熔炼后加入，待细化合金溶解后进行浇注，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例5
与实施例5的区别仅在于细化合金在铝液的熔炼过程中加入，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
对比例6
与实施例5的区别仅在于细化合金在熔炼后加入，待细化合金溶解后进行浇注，所得铝合金的晶粒参数详见表1。
表1
细化合金利用率/％
实施例1 100％
实施例2 100％
实施例3 100％
实施例4 100％
实施例5 100％
对比例1 85.2％
对比例2 82.3％
对比例3 88.5％
对比例4 90.3％
对比例5 86.2％
对比例6 80.8％
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的晶粒细化方法，通过对铝合金制备过程中细化合金添加时机的调整减小了所得铝合金中晶粒的粒径，确保了得到铝合金具有良好的性能，避免了由于铝合金中晶粒过大而导致的性能问题。进一步地，由于细化合金添加时机的调整，还显著提升了细化合金的利用率。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种铝合金晶粒的细化方法，其特征在于，所述细化方法包括将细化合金与铝液进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热。
2.如权利要求1所述的细化方法，其特征在于，所述预热的温度为100-150℃。
3.如权利要求1或2所述的细化方法，其特征在于，所述铝液的温度为650-750℃。
4.如权利要求1-3任一项所述的细化方法，其特征在于，控制加入所述细化合金后铝液的温降为30-40℃。
5.如权利要求1-4任一项所述的细化方法，其特征在于，所述细化合金包括合金块和/或合金粉。
6.如权利要求5所述的细化方法，其特征在于，所述合金粉的粒度为2-5mm。
7.如权利要求1-6任一项所述的细化方法，其特征在于，所述接触中铝液的移动速度为50-400mm/s。
8.如权利要求1-7任一项所述的细化方法，其特征在于，所述细化合金包括铝基中间合金。
9.如权利要求1-8任一项所述的细化方法，其特征在于，所述低压充型中的充型压力为0.02-0.08MPa。
10.如权利要求1-9任一项所述的细化方法，其特征在于，所述细化方法包括将细化合金与铝液进行接触同时进行低压充型；
所述细化合金与所述铝液接触前进行预热；所述预热的温度为100-150℃；所述铝液的温度为650-750℃；控制加入所述细化合金的铝液温度为620-720℃；所述细化合金包括合金块和/或合金粉；所述合金粉的粒度为2-5mm；所述接触中铝液的移动速度为50-400mm/s；所述细化合金包括铝基中间合金；所述低压充型中的充型压力为0.02-0.08MPa。
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