CN1614061A - 铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铝锶系列合金棒材及其挤压加工成型的制备工艺。棒材包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)。制备工艺：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体部分的铝加热至780℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成铝锶合金棒体挤压坯；按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体挤压坯外部；将包有含铝包裹层的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金变质剂及其制备工艺，尤其是涉及一种铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材及其制备工艺。
背景技术
锶对铝合金的变质作用可持续数小时不衰退，有效时间长，经多次重熔后仍具有变质效果，无过变质行为，对坩锅和工具无腐蚀作用，所以铝锶合金已成为工业应用的最佳变质剂。采用铝锶合金进行变质处理可用锭块和棒(线)材两种形状，两者相比，棒材具有组织细小致密，成分均匀，容易熔化，操作工艺简便，便于连续生产，变质效果好等优点，国外和国内的大型铝轮毂厂都使用铝锶合金棒(线)材进行变质处理。工业上一般采用AlSr10(含Sr9～11％)合金作为变质剂，根据Al-Sr二元合金相图，AlSr10合金的熔点在750～830℃，显微组织是Al4Sr+(Al+Al4Sr)共晶体，由于Al4Sr为金属化合物，性脆，在合金中呈条块状分布，所以该合金性脆、塑性差，变形抗力较大，变形加工困难，不能采用热轧工艺加工成线材；亦很难采取常规的挤压工艺生产出质量良好的棒材，易产生竹节、横向裂纹、表面粗糙、起皮、灰黑等缺陷，当合金中增加Sr含量或添加其他合金元素(如Ti、B、C、RE等)时，由于增多了Al4Sr、TiB2、TiC、Al4Ce等脆性金属化合物，变形性能更差，则无法生产质量合格的棒材。
发明内容
本发明是一种能够改善了挤压工艺性能且变质效果好的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材及其挤压加工成型的制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)，铝锶系列合金棒材由铝锶合金棒体和含铝包裹层组成，含铝包裹层包覆于铝锶合金棒体上，铝锶合金棒体包括铝和锶，含铝包裹层包括铝，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶及含铝包裹层中的铝的重量百分比为(55～87.25)∶(20～7.75)∶(25～3.75)。
本发明所述铝锶系列合金棒材的制备工艺是：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体部分的铝加热至780℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成得到铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与锭坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体；
第三步：将套有含铝包裹层的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明铝锶系列合金棒材变质细化元素含量高(10～20wt％)，其变质效果好，加入量少，变质处理成本低；它们适用范围广，可用于多种铸造铝合金；Al-Sr系棒材适用于铝硅合金的变质，Al-Sr-RE系棒材在变质过程中RE可减轻Sr的吸氢危害，有复合变质作用，Al-Sr-Ti-B系棒材适用于不含Zr、Cr、Mn等对B有“毒化”作用元素的亚共晶类铝硅合金的变质和铝基体细化处理，Al-Sr-Ti-C系棒材可适宜于含各种合金元素铝硅合金的变质和铝基体细化处理；本发明的制备工艺简便，成材率高。本发明利用包裹在挤压锭坯外部的诸如铝或铝锶系列合金中的含量小于5％重量百分比合金化元素的同类合金等良好塑性材料与铝锶系列合金一起进行复合挤压，改善了挤压工艺性能，弥补了单纯的高含量铝锶系列合金难以挤压成型的缺陷。此外，本发明不仅适合使用挤压成型工艺，而且也能满足了变质剂用棒材对成分要求准确、对杂质要求少、对表面要求光滑、对组织要求细密，而对力学性能则无过高要求的特点。
具体实施方式
实施例1：
一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)，铝锶系列合金棒材由铝锶合金棒体和含铝包裹层组成，含铝包裹层包覆于铝锶合金棒体上，铝锶合金棒体包括铝和锶，含铝包裹层包括铝，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶及含铝包裹层中的铝的重量百分比为(55～87.25)∶(20～7.75)∶(25～3.75)，在本实施例中，含铝包裹层由铝和锶组成，含铝包裹层的铝和锶的重量百分比为(25～3.75)∶(0～1.25)。
实施例2：
一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)，在本实施例中，铝锶合金棒材由铝、锶及稀土组成，含铝包裹层由铝及稀土组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的稀土、含铝包裹层中的铝及含铝包裹层中的稀土的重量百分比为(50～82.25)∶(20～9)∶(5～3.75)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
实施例3：
一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)，在本实施例中，铝锶合金棒材由铝、锶、钛及硼组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的钛、铝锶合金棒体中的硼、含铝包裹层中的铝及含铝包裹层中的锶的重量百分比为(55～83.25)∶(20～7.75)∶(0～3)∶(0～1)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
实施例4：
一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)，在本实施例中，铝锶合金棒材由铝、锶、钛及碳组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的钛、铝锶合金棒体中的碳、含铝包裹层中的铝、含铝包裹层中的锶的重量百分比为(55～83.25)∶(20～7.75)∶(0～3)∶(0～1)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
实施例5：
一种用于制造上述铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材的制备工艺是：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体部分的铝加热至780℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体挤压坯外部；
第三步：将包有含铝包裹层的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
实施例6：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，然后，加入铝锶合金棒体部分的稀土，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，得到铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后加入含铝包裹部分的稀土，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体挤压坯外部；
第三步：将包有含铝包裹层的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
实施例7：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的钛及铝锶合金棒体中的硼加热至900℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层中的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体挤压坯外部；
第三步：将套有含铝包裹层套的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
实施例8：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的钛加热至900℃～1100℃，精炼除气后加铝锶合金棒体中的碳，并采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层中的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体坯外部；
第三步：将包有含铝包裹层套的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
实施例9：
一种用于制造上述铝合金变质用铝锶合金棒材的制备工艺是：按上述例1配方将占棒材中含铝量的68.75％～95.9％的工业纯铝加热熔化并升温至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入占棒材含锶量86.1％～100％的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；再将余下的工业纯铝(占棒材含铝量的4.1％～31.25％)和锶(占棒材含锶量的0～13.9％)按前述熔铸工艺铸成包裹层块；然后在棒体挤压坯外部包裹上包裹层块；最后，将棒体坯连同包裹层一起加热至520～550℃，以10～20m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ(9～10)mm的圆杆。
实施例10：
一种用于制造上述铝合金变质剂用铝锶稀土合金棒材的制备工艺是：按上述例2配方将占棒材含铝量的60.67％～95.64％的工业纯铝加热熔化并升温至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入占棒材总锶量的100％的锶，再加入棒材总稀土量的75％～100％的稀土，搅拌均匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；然后将余下的工业纯铝(占总铝量的4.36％～33.33％)和占棒材中总稀土量0～25％的稀土，按前述熔铸工艺铸成包裹层块，并在棒体挤压坯的外部包裹铝稀土合金包裹层块。最后，将棒体坯连同包裹层块一起加热至480～510℃，以15～25m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ(9～10)mm的圆杆。
实施例11：一种用于制造上述铝合金变质剂用铝锶钛硼合金棒材的制备工艺，按上述例3配方将占棒材含铝量的68.75～95.7％的工业纯铝(扣除铝中间合金带入的铝量)和配料中全部含铝的钛、硼中间合金熔化升温至900℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入占棒材总锶量86.1％～100％的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；再将余下的占总铝量4.3％～31.25％的工业纯铝和占总锶量0～13.9％的锶按前述熔铸工艺铸成包裹层块，然后将其包裹在棒体挤压坯外部；最后，将棒体坯连同包裹层一起加热至550～580℃，以5～15m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ(9～10)mm的圆杆。
实施例12：
一种用于制造上述铝合金变质剂用铝锶钛碳合金棒材的制备工艺是：按上述例4配方将占棒材总含铝量的68.75％～95.7％的工业纯铝(扣除铝中间合金带入的铝量)和配料中全部铝钛碳中间合金熔化升温至800℃～850℃。精炼除气后采取密封法加入占棒材总锶量86.1％～100％的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；再将余下的占总铝量4.3％～31.25％的工业纯铝和占总锶量0～13.9％的锶，按前述熔铸工艺铸成包裹层块，然后将其包裹在挤压棒体坯外部；最后，将棒体坯连同包裹层一起加热至520～550℃，以8～18m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ(9～10)mm的圆杆。
实施例13：
AlSr15合金棒材：成分含锶Sr15％，铝Al85％
包裹铝锶合金层：占棒材重25％，成分含Sr4％，Al96％
制备工艺如下：
1.按上述合金配方将占棒材含铝量71.8％的工业纯铝熔化并升温至780～850℃，精炼除气后将占棒材含锶量93.3％的锶加入铝液中熔化，搅匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；
2.将余下的28.2％的工业纯铝和6.7％的锶，按上述熔铸工艺铸成铝锶合金包裹层块，然后，将其包裹在棒体挤压坯外部；
3.将棒体挤压坯连同铝锶合金包裹块一起加热至520～550℃，以16m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ9.5mm的圆杆。
实施例14
AlSr10RE5合金棒材：成分含Sr10％，RE5％，Al85％
包裹铝稀土合金层：占棒材重6％，成分含稀土RE2％，Al98％
制备工艺如下：
1.按上述合金配方将占棒材总铝量93.1％的工业纯铝，熔化并升温至780～850℃，精炼除气后将棒材配方中的全部锶加入铝液熔化，再加入RE总量的97.6％的稀土，化清后搅匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；
2.将余下的6.9％的工业纯铝和2.4％的稀土，按上述熔铸工艺铸成铝稀土合金包裹层块，然后，将其包裹在棒体坯外部；
3.将棒体坯连同铝稀合金包裹层块一起加热至480～510℃，以18m/mm的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ9.5mm的圆杆。
实施例15：
AlSr12Ti1.25B0.25合金棒材：成分Sr12％，Ti1.25％，B0.25％，Al86.5％
包裹铝锶合金层：占棒材重20％，成分Sr1％，Al99％
制备工艺如下：
1.按上述合金配方将占棒材总铝量77.1％的工业纯铝(扣除AlB2.5合金中带入的铝量)、配料中全部AlB2.5中间合金和纯钛屑熔化升温至900～1100℃，精炼除气后将占棒材含锶量的98.33％的锶加入铝液中熔化，搅匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；
2.将余下的22.9％的工业纯铝和1.67％锶，按上述熔铸工艺铸成铝锶合金包裹层块，然后，将其包裹在棒体坯外部；
3.将棒体坯连同铝锶合金包裹层块一起加热至550～580℃，以8m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ9.5mm的圆杆。
实施例16：
AlSr14Ti1.2C0.12合金棒材：成分Sr14％，Ti1.2％，C0.12％，Al84.68％
包裹纯铝层：占棒材重10％
制备工艺如下：
1.按上述合金配方将占棒材含铝量88.2％的工业纯铝(扣除AlTi12C1.2合金中带入的铝量)、配料中全部AlTi12C1.2中间合金，熔化升温至800～850℃，精炼除气后将棒材配方中的全部锶加入铝液中熔化，搅匀、除渣、浇入铁模铸成棒体挤压坯；
2.将余下的11.8％的工业纯铝，按前述熔铸工艺铸成纯铝包裹层块，然后，将其包裹在棒体挤压坯外部；
3.将棒体坯连同纯铝包裹层块一起加热至520～550℃，以10m/min的挤压速度，采用复合挤压技术挤压成φ9.5mm的圆杆。
Claims (10)
1、一种涉及铝合金变质剂的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，其特征在于包括铝和锶，其重量百分比为(9.1～8)∶(0.9～2)。
2、根据权利要求1所述的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，其特征在于铝锶系列合金棒材由铝锶合金棒体和含铝包裹层组成，含铝包裹层包覆于铝锶合金棒体上，铝锶合金棒体包括铝和锶，含铝包裹层包括铝，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶及含铝包裹层中的铝的重量百分比为(55～87.25)∶(20～7.75)∶(25～3.75)。
3、根据权利要求2所述的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，其特征在于含铝包裹层由铝和锶组成，含铝包裹层的铝和锶的重量百分比为(25～3.75)∶(0～1.25)。
4、根据权利要求1所述的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，其特征在于铝锶合金棒材由铝、锶及稀土组成，含铝包裹层由铝及稀土组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的稀土、含铝包裹层中的铝及含铝包裹层中的稀土的重量百分比为(50～82.25)∶(20～9)∶(5～3.75)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
5、根据权利要求1所述的铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材，其特征在于铝锶合金棒材由铝、锶、钛及硼组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的钛、铝锶合金棒体中的硼、含铝包裹层中的铝及含铝包裹层中的锶的重量百分比为(55～83.25)∶(20～7.75)∶(0～3)∶(0～1)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
6、根据权利要求1所述的铝合金变质剂用铝锶系列含金棒材，其特征在于铝锶合金棒材由铝、锶、钛及碳组成，铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的锶、铝锶合金棒体中的钛、铝锶合金棒体中的碳、含铝包裹层中的铝、含铝包裹层中的锶的重量百分比为(55～83.25)∶(20～7.75)∶(0～3)∶(0～1)∶(25～3.75)∶(0～1.25)。
7、一种用于制造权利要求1所述铝合金变质剂用铝锶系列合金棒材的制备工艺，其特征在于：
第一步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将铝锶合金棒体部分的铝加热至780℃～1100℃，精炼除气后采取密封法加入铝锶合金棒体部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成铝锶合金棒体挤压坯；
第二步：按照上述铝锶系列合金棒材的配方，将含铝包裹层部分的铝加热至780℃～850℃，精炼除气后采取密封法加入含铝包裹层部分的锶，搅拌均匀、除渣、浇入铁模，铸成与棒体坯形状、尺寸配套的含铝包裹层，再将含铝包裹层套在铝锶合金棒体挤压坯外部；
第三步：将包有含铝包裹层的铝锶合金棒体坯加热至350～600℃，以5～25m/min的挤压速度，将其复合挤压成棒材。
8、根据权利要求7所述的铝锶系列合金棒材的制备工艺，其特征在于在铝锶合金棒体的制备过程中，加入铝锶合金棒体部分的稀土，在含铝包裹层的制备过程中，加入含铝包裹部分的稀土。
9、根据权利要求7所述的铝锶系列合金棒材的制备工艺，其特征在于在铝锶合金棒体的制备过程中，将铝锶合金棒体中的铝、铝锶合金棒体中的钛及铝锶合金棒体中的硼加热至900℃～1100℃后再用密封法加入铝锶合金棒体中的锶，在含铝包裹层的制备过程中，将含铝包裹层中的铝加热至780℃～850℃，再用密封法加入含铝包裹层中的锶。
10、根据权利要求6所述的铝锶系列合金棒材的制备工艺，其特征在于在铝锶合金棒体的制备过程中，将铝锶合金棒体中的铝及、铝锶合金棒体中的钛加热至900℃～1100℃，精练除气后，加入铝锶合金棒体中的碳后，再用密封法加入铝锶合金棒体中的锶。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Assignee: Wuxi Huaneng Electric Cable Co., Ltd. Assignor: Southeast University Contract record no.: 2010990000230 Denomination of invention: Al-Sr serial alloy bars as Al alloy alterant and preparation thereof Granted publication date: 20061227 License type: Exclusive License Open date: 20050511 Record date: 20100428 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20061227 Termination date: 20150930 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |