CN114318083A - 一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法 - Google Patents
一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，涉及有色金属材料制备技术领域。本发明的目的是为了解决含Mo铝合金在传统的铸造工艺过程中易出现Mo元素偏析的情况，进而导致实收率低的问题。方法：将铝锭和Al‑Si20中间合金加热至完全熔化后，加入Al‑Mo5中间合金颗粒，保温后加入Al‑Sr10中间合金，对铝合金熔体变质处理，进行搅拌，继续加热后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气，过滤后进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后均化处理，得到含Mo 4000系铝合金铸锭。本发明可获得一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属材料制备技术领域，具体涉及一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法。
背景技术
Mo元素在钢铁领域应用广泛，在变形铝合金的应用中处于开发阶段，含Mo的4000系合金焊丝可以提高焊接部位的抗拉强度和硬度，并且对焊接部位高可焊性和耐腐蚀性有利，这些新开发的焊接用4000系焊丝中Mo含量最高可达1％。
由于Mo属于密度较大的元素，在铝合金材料的熔炼铸造过程中容易发生Mo元素沉淀、局部偏析，Mo在铸造过程中的偏析会引起化学成分及组织不均匀。由于Mo是高熔点金属，Mo熔点(2610℃)比Al的熔点高很多，在铝合金熔炼过程中Mo是依靠溶解扩散到铝合金熔体中而进行合金化的，因此Mo在铝合金中溶解速度和均匀程度决定了其在合金制备过程中的实收率，也决定了制备可行性及经济性；而目前在铝合金中添加Mo元素的技术和工艺尚无报道，传统的铝合金制备工艺方法无法达到较高的实收率，影响了含Mo铝合金材料的制备。
因此，必须开发新的工艺解决含Mo铝合金在铸造过程中偏析、实收率低的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决含Mo铝合金在传统的铸造工艺过程中易出现Mo元素偏析的情况，进而导致实收率低的问题，而提供一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法。
一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，按以下步骤进行：
一、称取：按质量分数Mo为0.10～1.0％、Si为9～10％、Mn＜0.80％、Fe＜0.20％、Cu＜0.05％、Mg＜0.05％、Sr＜0.02％、单个杂质＜0.05％、杂质合计小于0.10％和余量为Al分别称取铝锭、Al-Si20中间合金、Al-Mo5中间合金颗粒和Al-Sr10中间合金；
二、将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至800～810℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在800～810℃的温度条件下保温15～25min，保温结束后加入变质剂Al-Sr10中间合金，对铝合金熔体进行变质处理，并同时进行搅拌，继续加热8～15min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气20～25min，再使用陶瓷过滤片进行过滤，最后在710～740℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后在500～510℃的温度条件下均化处理16～24h，得到含Mo4000系铝合金铸锭。
本发明的有益效果：
(1)申请人通过大量的试验发现，在铸造含Mo 4000系铝合金铸锭过程中，Al-Mo中间合金中Mo的含量对Mo元素实收率有很大的影响，由于Mo元素熔点高，随着Al-Mo中间合金中Mo的含量增加，Mo在铝合金熔体中实收率急剧降低，当Mo含量达到30％时，实收率仅为10％左右。
基于此，本发明在含Mo 4000系铝合金熔炼制备过程中，申请人通过降低Ai-Mo中间合金中Mo含量的方式以期解决实收率问题。在熔炼过程中，采用含Mo元素低的Al-Mo5中间合金在较高的温度下加入，具体为在铝锭和Al-Si20中间合金已经完全融化的情况下，继续加热溶体至800～810℃时，再加入Al-Mo5中间合金颗粒，利于Mo元素的扩散溶解；同时，由于Mo元素密度大，因此相应减少Al-Mo5中间合金加入后的保温时间(15～25min)，有效防止Mo元素发生沉淀的现象。其次，通过减少熔体除气时间(20～25min)，防止发生Mo元素沉降引起熔体比重偏析问题；由于Mo元素的加入，熔体粘度加大，因此不适合采用高目数陶瓷过滤片，以免发生熔体堵塞现象。另外，为了避免引起比重偏析产生，对加入Al-Mo中间合金到开始铸造的时间要进行控制，同时为防止Mo由于铸造温度低引起的析出，对铸造温度进行调整(710～740℃)。采用本发明的熔炼制造方法制备的含Mo 4000系铝合金铸锭成分均匀性好、无Mo偏析，Mo实收率达到80％以上，大幅提高了含Mo铝合金熔炼铸造产品的成品率，降低了生产能耗，该方法适用于熔炼铸造含Mo的4000系铝合金。
(2)本发明的熔炼制造方法，可以有效提高含Mo铝合金材料的实收率，解决了由于Mo元素熔点高，实收率低于10％的问题，有效解决了含Mo 4000系铝合金铸锭的熔铸难题。本发明的熔炼制备方法操作简单，在不改变原有铸造设备的情况下，通过改进工艺方法即可实现。
本发明可获得一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法。
附图说明
图1为实施例1铸造的含Mo 4000系铝合金铸锭的实物图；
图2为实施例1铸造的含Mo 4000系铝合金铸锭的实物图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，按以下步骤进行：
一、称取：按质量分数Mo为0.10～1.0％、Si为9～10％、Mn＜0.80％、Fe＜0.20％、Cu＜0.05％、Mg＜0.05％、Sr＜0.02％、单个杂质＜0.05％、杂质合计小于0.10％和余量为Al分别称取铝锭、Al-Si20中间合金、Al-Mo5中间合金颗粒和Al-Sr10中间合金；Al-Mo5中间合金颗粒中Mo的含量≤5％。
二、将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至800～810℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在800～810℃的温度条件下保温15～25min，保温结束后加入变质剂Al-Sr10中间合金，对铝合金熔体进行变质处理，并同时进行搅拌，继续加热8～15min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气20～25min，再使用陶瓷过滤片进行过滤，最后在710～740℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后在500～510℃的温度条件下均化处理16～24h，得到含Mo4000系铝合金铸锭。
本实施方式的有益效果：
(1)申请人通过大量的试验发现，在铸造含Mo 4000系铝合金铸锭过程中，Al-Mo中间合金中Mo的含量对Mo元素实收率有很大的影响，由于Mo元素熔点高，随着Al-Mo中间合金中Mo的含量增加，Mo在铝合金熔体中实收率急剧降低，当Mo含量达到30％时，实收率仅为10％左右。
基于此，本实施方式在含Mo 4000系铝合金熔炼制备过程中，申请人通过降低Ai-Mo中间合金中Mo含量的方式以期解决实收率问题。在熔炼过程中，采用含Mo元素低的Al-Mo5中间合金在较高的温度下加入，具体为在铝锭和Al-Si20中间合金已经完全融化的情况下，继续加热溶体至800～810℃时，再加入Al-Mo5中间合金颗粒，利于Mo元素的扩散溶解；同时，由于Mo元素密度大，因此相应减少Al-Mo5中间合金加入后的保温时间(15～25min)，有效防止Mo元素发生沉淀的现象。其次，通过减少熔体除气时间(20～25min)，防止发生Mo元素沉降引起熔体比重偏析问题；由于Mo元素的加入，熔体粘度加大，因此不适合采用高目数陶瓷过滤片，以免发生熔体堵塞现象。另外，为了避免引起比重偏析产生，对加入Al-Mo中间合金到开始铸造的时间要进行控制，同时为防止Mo由于铸造温度低引起的析出，对铸造温度进行调整(710～740℃)。采用本实施方式的熔炼制造方法制备的含Mo 4000系铝合金铸锭成分均匀性好、无Mo偏析，Mo实收率达到80％以上，大幅提高了含Mo铝合金熔炼铸造产品的成品率，降低了生产能耗，该方法适用于熔炼铸造含Mo的4000系铝合金。
(2)本实施方式的熔炼制造方法，可以有效提高含Mo铝合金材料的实收率，解决了由于Mo元素熔点高，实收率低于10％的问题，有效解决了含Mo 4000系铝合金铸锭的熔铸难题。本实施方式的熔炼制备方法操作简单，在不改变原有铸造设备的情况下，通过改进工艺方法即可实现。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中Mo的质量分数为0.10～0.20。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的铝锭中铝的质量分数为99.70％。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的Al-Mo5中间合金颗粒的粒径≤5mm。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中所述的惰性气体为高纯氩气，精炼除气时的压强为0.1～0.3MPa，除气装置中石墨转子的转速为240～300r/min。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中使用30目陶瓷过滤片进行单级过滤。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中所述的晶粒细化剂为Al-Ti6合金或Al-Zr3合金。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至805～810℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在805～810℃的温度条件下保温15～25min。
其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤二中继续加热10～15min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气20～22min。
其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中在725～740℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后在505～510℃的温度条件下均化处理16～18h，得到含Mo 4000系铝合金铸锭。
其他步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，按以下步骤进行：
一、称取：按质量分数Mo为0.10～0.20％、Si为9～10％、Mn＜0.80％、Fe＜0.20％、Cu＜0.05％、Mg＜0.05％、Sr＜0.02％、单个杂质＜0.05％、杂质合计小于0.10％和余量为Al分别称取铝锭、Al-Si20中间合金、Al-Mo5中间合金颗粒和Al-Sr10中间合金；铝锭中铝的质量分数为99.70％，Al-Mo5中间合金颗粒的粒径≤5mm。
二、将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至805℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在805℃的温度条件下保温15min，保温结束后加入变质剂Al-Sr10中间合金，对铝合金熔体进行变质处理，并同时进行搅拌，继续加热10min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用高纯氩气精炼除气20min，精炼除气时的压强为0.2MPa，除气装置中石墨转子的转速为240r/min；再使用30目陶瓷过滤片进行单级过滤，最后在725℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，晶粒细化剂为Al-Ti6合金或Al-Zr3合金；浇铸完成后在505℃的温度条件下均化处理16h，得到含Mo 4000系铝合金铸锭，具体铸锭实物见图1-2。
经过Mo元素含量以及实收率检测，本实施例制备的含Mo 4000系铝合金铸锭实际铸造铸锭头、尾部位Mo元素含量以及合金熔炼过程中Mo元素的实收率见表1：
表1
如表1所示，含Mo 4000系铝合金铸锭头部和尾部的Mo元素含量均为0.15％，头部和尾部合金熔炼过程中Mo元素的实收率均为85.3％；可见，在该铝合金铸锭的铸造过程中Mo元素在铸锭中扩散、分布均匀，没有发生沉淀、局部偏析的情况，并且实收率较高。
Claims (10)
1.一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于该熔炼制备方法按以下步骤进行：
一、称取：按质量分数Mo为0.10～1.0％、Si为9～10％、Mn＜0.80％、Fe＜0.20％、Cu＜0.05％、Mg＜0.05％、Sr＜0.02％、单个杂质＜0.05％、杂质合计小于0.10％和余量为Al分别称取铝锭、Al-Si20中间合金、Al-Mo5中间合金颗粒和Al-Sr10中间合金；
二、将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至800～810℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在800～810℃的温度条件下保温15～25min，保温结束后加入变质剂Al-Sr10中间合金，对铝合金熔体进行变质处理，并同时进行搅拌，继续加热8～15min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气20～25min，再使用陶瓷过滤片进行过滤，最后在710～740℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后在500～510℃的温度条件下均化处理16～24h，得到含Mo4000系铝合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤一中Mo的质量分数为0.10～0.20％。
3.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于所述的铝锭中铝的质量分数为99.70％。
4.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于所述的Al-Mo5中间合金颗粒的粒径≤5mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中所述的惰性气体为高纯氩气，精炼除气时的压强为0.1～0.3MPa，除气装置中石墨转子的转速为240～300r/min。
6.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中使用30目陶瓷过滤片进行单级过滤。
7.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中所述的晶粒细化剂为Al-Ti6合金或Al-Zr3合金。
8.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中将铝锭和Al-Si20中间合金置于熔炼炉中加热至完全熔化，继续加热至805～810℃时，向熔炼炉中加入Al-Mo5中间合金颗粒，然后在805～810℃的温度条件下保温15～25min。
9.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中继续加热10～15min后进行合金成分分析、调整，成分合格后使用惰性气体精炼除气20～22min。
10.根据权利要求1所述的一种适用于含Mo 4000系铝合金铸锭的熔炼制备方法，其特征在于步骤二中在725～740℃的铸造温度下进行浇铸，浇铸的同时加入晶粒细化剂，浇铸完成后在505～510℃的温度条件下均化处理16～18h，得到含Mo 4000系铝合金铸锭。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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