KR20240029059A - High-strength composite modified aluminum alloy parts and manufacturing method thereof - Google Patents

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리엔윈강 코스모스파크 머티리얼 사이언스 씨오., 엘티디
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Abstract

본 발명은 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품 및 이의 제조 방법을 제공한다. 여기서, 제조 방법은, 알루미늄 합금 용융물을 제공하는 S1 단계; 개질제를 제공하는 S2 단계; 불활성 가스 분위기 하에서 알루미늄 합금 용융물에 개질제를 첨가하고 용융시켜 개질된 알루미늄 합금 용융물을 얻는 S3 단계; 개질된 알루미늄 합금 용융물을 이용하여 주조를 수행하여 주조된 알루미늄 합금 블랭크를 얻는 S4 단계; 및 개질된 알루미늄 합금 블랭크에 열처리를 수행하는 S5 단계를 포함하며, 여기서 열처리에는 다음과 같은 단계가 포함된다: 알루미늄 합금 블랭크를 530 ℃-550 ℃로 가열하고 100-300 분 동안 온도를 유지하는 용체화 처리; 용체화 처리 후 알루미늄 합금 블랭크를 60 ℃-70 ℃ 온도의 수조에 넣고 2-4 분 동안 물 담금질을 수행하는 물 담금질 처리; 상기 용체화 처리 후 알루미늄 합금 블랭크를 60 ℃-70 ℃ 온도의 수조에 넣고, 물 담금질을 수행한다; 물 담금질 처리 후 알루미늄 합금 블랭크를 120-280 분 동안 150 ℃-165 ℃에서 유지한 다음 110 ℃-130 ℃로 냉각하고 30-120 분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 자연 냉각하는 에이징 처리를 하여 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 얻는다. The present invention provides a high-strength composite modified aluminum alloy part and a method for manufacturing the same. Here, the manufacturing method includes step S1 of providing an aluminum alloy melt; Step S2 providing a modifier; Step S3 to obtain a modified aluminum alloy melt by adding a modifier to the aluminum alloy melt and melting it under an inert gas atmosphere; Step S4, performing casting using the modified aluminum alloy melt to obtain a cast aluminum alloy blank; and step S5 of performing heat treatment on the modified aluminum alloy blank, where the heat treatment includes the following steps: heating the aluminum alloy blank to 530°C-550°C and maintaining the temperature for 100-300 minutes. embodied processing; Water quenching treatment, in which the aluminum alloy blank after solution treatment is placed in a water bath with a temperature of 60℃-70℃ and water quenching is performed for 2-4 minutes; After the solution treatment, the aluminum alloy blank is placed in a water bath at a temperature of 60°C-70°C, and water quenching is performed; After water quenching treatment, the aluminum alloy blank is subjected to aging treatment of keeping at 150℃-165℃ for 120-280 minutes, then cooling to 110℃-130℃, holding the temperature for 30-120 minutes, and then natural cooling to room temperature to achieve high strength. Obtain composite modified aluminum alloy parts.

Description

고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품 및 이의 제조 방법High-strength composite modified aluminum alloy parts and manufacturing method thereof

본 발명은 합금 소재 및 제조 기술 기술 분야, 특히 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of alloy materials and manufacturing technology, particularly to high-strength composite modified aluminum alloy parts and methods for manufacturing the same.

알루미늄 합금은 산업에서 가장 널리 사용되는 비철 금속 구조 재료이며 항공, 항공 우주, 자동차, 기계 제조, 조선 및 화학 산업에서 널리 사용되었다. 주조 알루미늄 합금은 주조 유동성, 우수한 기밀성, 작은 수축률 및 작은 열 균열 경향과 같은 특성을 가지고 있으며 경량 자동차 휠 허브에 선호되는 재료가 되었다.Aluminum alloy is the most widely used non-ferrous metal structural material in industry and has been widely used in aviation, aerospace, automobile, machinery manufacturing, shipbuilding and chemical industries. Cast aluminum alloy has properties such as casting fluidity, good airtightness, small shrinkage and small thermal crack tendency, and has become the preferred material for lightweight automobile wheel hubs.

그러나 알루미늄 합금에 대한 사람들의 요구 사항이 점점 더 높아짐에 따라 알루미늄 합금은 원래의 경량 특성을 유지해야 할 뿐만 아니라 특히 자동차 부품 및 산업 생산에서 특정 강도를 가져야 한다. 대형 주조 알루미늄 합금 부품의 경우 기계적 특성 문제를 해결하기 위해 고강도 및 중간 인성이 필요하다.However, as people's requirements for aluminum alloy become more and more high, aluminum alloy must not only maintain its original lightweight properties, but also have a certain strength, especially in automobile parts and industrial production. For large cast aluminum alloy parts, high strength and medium toughness are required to solve mechanical property problems.

이러한 이유로 알루미늄-스트론튬 합금과 같은 개질제로 알루미늄 합금을 개질하고 정제제로 알루미늄 합금을 정제하는 공정이 제안되고 있다. 그러나 기존의 개질 방식으로는 여전히 이상적인 강도와 가소성을 얻을 수 없다. 이를 바탕으로 주조 알루미늄 합금의 열처리에 대한 연구가 수행된다. 그러나 알루미늄 합금 부품의 구성이 다르기 때문에 열처리 단계도 다르다. 현재의 열처리는 고온이 필요하고 많은 에너지를 소비하며 시간이 오래 걸리며 처리 비용이 증가한다. 또한 처리가 고온에서 직접 수행되기 때문에 상 상호 변환에 도움이 되지 않으며 균일한 침전, 결과적으로 합금의 기계적 특성이 고르지 않게 된다.For this reason, a process of reforming the aluminum alloy with a modifier such as an aluminum-strontium alloy and refining the aluminum alloy with a refining agent has been proposed. However, ideal strength and plasticity still cannot be achieved with existing reforming methods. Based on this, research on heat treatment of cast aluminum alloy is conducted. However, because the composition of aluminum alloy parts is different, the heat treatment steps are also different. Current heat treatment requires high temperatures, consumes a lot of energy, takes a long time, and increases processing costs. Additionally, since the treatment is carried out directly at high temperatures, it is not conducive to phase interconversion and leads to uniform precipitation and, consequently, uneven mechanical properties of the alloy.

따라서 알루미늄 합금 부품의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 준비 공정이 절실히 필요하다.Therefore, a preparation process that can further improve the mechanical strength of aluminum alloy parts is urgently needed.

이러한 관점에서, 본 발명은 알루미늄 합금의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품 및 이의 제조방법을 제공한다.From this perspective, the present invention provides a high-strength composite modified aluminum alloy part and a manufacturing method thereof that can further improve the mechanical strength of the aluminum alloy.

상술한 기술적 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결책을 채택한다:In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention adopts the following technical solutions:

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법은 다음 단계를 포함하여 제공된다:According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a high-strength composite modified aluminum alloy part is provided including the following steps:

S1 단계, 알루미늄 합금 용융물을 제공하는 단계;Step S1, providing an aluminum alloy melt;

S2 단계, 개질제를 제공하는 단계; Step S2, providing a modifier;

상기 개질제는 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 및 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이거나, 또는The modifier is a combination of a rare earth aluminum alloy, an aluminum-strontium master alloy, and an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, or

상기 개질제는 복합 희토류 알루미늄 합금 및 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이고, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금은 스트론튬, 티타늄 또는 티타늄 붕소와 희토류 금속을 포함하고,The modifier is a combination of a composite rare earth aluminum alloy and an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and the composite rare earth aluminum alloy includes strontium, titanium or titanium boron and a rare earth metal,

상기 희토류 알루미늄 합금 및 복합 희토류 알루미늄 합금의 희토류 금속은 란타늄, 세륨 및 이트륨 중 어느 하나 이상이며;The rare earth metal of the rare earth aluminum alloy and composite rare earth aluminum alloy is any one or more of lanthanum, cerium, and yttrium;

S3 단계, 불활성 가스 분위기 하에서 상기 알루미늄 합금 용융물에 개질제를 첨가하고 용융시켜 개질된 알루미늄 합금 용융물을 얻는 단계;Step S3, adding a modifier to the aluminum alloy melt under an inert gas atmosphere and melting it to obtain a modified aluminum alloy melt;

S4 단계, 상기 개질된 알루미늄 합금 용융물을 이용하여 주조를 수행하여 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 얻는 단계; 및Step S4, performing casting using the modified aluminum alloy melt to obtain a modified aluminum alloy blank; and

단계 S5, 상기 개질된 알루미늄 합금 블랭크에 열처리를 수행하며, 상기 열처리는,Step S5, heat treatment is performed on the modified aluminum alloy blank, and the heat treatment includes,

상기 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 530-550 ℃로 가열하고 100-300 분 동안 유지하는 용체화 처리;solution heat treatment in which the modified aluminum alloy blank is heated to 530-550° C. and held for 100-300 minutes;

상기 용체화 처리 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 60-70 ℃ 수조에 넣고 물로 2-4분 동안 담금질하는 물 담금질 처리; 및Water quenching treatment in which the modified aluminum alloy blank after the solution treatment is placed in a water bath at 60-70°C and quenched with water for 2-4 minutes; and

상기 물 담금질 처리 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 150-165 ℃에서 120-280 분 동안 유지한 다음 110-130 ℃로 추가 냉각하고 30-120 분 동안 유지한 후 상온으로 자연 냉각하여 고강도 복합 개질 합금 부품을 얻는 에이징 처리;를 포함한다. After the water quenching treatment, the modified aluminum alloy blank is maintained at 150-165 ℃ for 120-280 minutes, then further cooled to 110-130 ℃, maintained for 30-120 minutes, and then naturally cooled to room temperature to produce high-strength composite modified alloy parts. Aging processing to obtain; includes.

또한 S1 단계에는 다음이 포함된다:Additionally, the S1 phase includes:

알루미늄 합금 잉곳을 제공하는 단계;providing an aluminum alloy ingot;

상기 알루미늄 합금 잉곳 표면의 산화물 스케일층을 제거하고 세척 및 건조하는 단계; 및Removing the oxide scale layer on the surface of the aluminum alloy ingot, washing and drying; and

상기 건조된 알루미늄 합금 잉곳를 용융시키고, 정제 및 슬래그를 제거하여 알루미늄 합금 용융물을 얻는 단계;를 포함하고,It includes the step of melting the dried aluminum alloy ingot and removing the purification and slag to obtain an aluminum alloy melt,

상기 알루미늄 합금 잉곳의 조성은 아공융 알루미늄 합금 또는 공융 알루미늄 합금이다. The composition of the aluminum alloy ingot is hypoeutectic aluminum alloy or eutectic aluminum alloy.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 개질제는 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이고, According to some embodiments of the present invention, the modifier is a combination of rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy,

상기 알루미늄-스트론튬 모합금 및 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금은 간격을 두고 첨가되고,The aluminum-strontium master alloy and aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy are added at intervals,

상기 희토류 알루미늄 합금은 처음 첨가되거나, 처음 첨가된 성분과 함께 첨가되거나, 상기 알루미늄-스트론튬 모합금 첨가와 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 첨가 사이의 간격으로 첨가된다. The rare earth aluminum alloy is added first, added together with the first added components, or added at an interval between the addition of the aluminum-strontium master alloy and the addition of the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

또한, S3 단계에는 다음이 포함된다:Additionally, step S3 includes:

S301 단계, 상기 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 용융물에 첨가하고 용융시켜 제1 균질 혼합 용융물을 얻는 단계;Step S301, adding the rare earth aluminum alloy to the aluminum alloy melt and melting it to obtain a first homogeneous mixed melt;

S302 단계, 상기 알루미늄-스트론튬 모합금을 상기 제1 균질 혼합 용융물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 제2 균질 혼합 용용물을 얻는 단계; 및 Step S302, adding the aluminum-strontium master alloy to the first homogeneous mixed melt and continuously melting it to obtain a second homogeneous mixed melt; and

S303 단계, 상기 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 제2 균질 혼합 용용물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 변성 알루미늄 합금을 얻는 단계이다. Step S303 is a step of adding the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy to the second homogeneous melt mixture and continuously melting it to obtain a modified aluminum alloy.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 개질제는 복합 희토류 알루미늄 합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이며, 상기 S3단계는,According to another embodiment of the present invention, the modifier is a combination of a composite rare earth aluminum alloy and an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and step S3 is,

S310 단계, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 용융물에 첨가하여 용융시켜 제4 균질 혼합 용융물을 얻는 단계; 및Step S310, adding the composite rare earth aluminum alloy to the aluminum alloy melt and melting it to obtain a fourth homogeneous mixed melt; and

S320 단계, 상기 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 제4 균질 혼합 용융물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 변성 알루미늄 합금을 얻는 단계 이다. Step S320 is a step of adding the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy to the fourth homogeneous mixed melt and continuously melting it to obtain a modified aluminum alloy.

또한, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금의 제조는 다음을 포함한다:Additionally, the production of the composite rare earth aluminum alloy includes:

S211 단계, 상기 알루미늄 용융물을 제공하는 단계;Step S211, providing the aluminum melt;

S212단계, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 희토류 알루미늄 모합금을 제공하는 단계이며, 상기 희토류 알루미늄 모합금에 포함된 희토류 금속은 란타늄, 세륨, 및 이트륨 중 선택된 1종 이상이고; 및Step S212, providing an aluminum-strontium master alloy, an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and a rare earth aluminum master alloy, and the rare earth metal contained in the rare earth aluminum master alloy is selected from lanthanum, cerium, and yttrium. It is one or more types; and

S213단계, 불활성 가스 분위기 하에서, 상기 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 알루미늄 용융물에 순차적으로 첨가하여 용융시켜 복합 희토류 알루미늄 합금을 얻는 단계이다. In step S213, under an inert gas atmosphere, the rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy is sequentially added to the aluminum melt and melted to obtain a composite rare earth aluminum alloy.

또한, 상기 개질제는 개질된 알루미늄 합금 용융물 전체량의 0.4-0.6 wt%를 차지하고, 상기 희토류 금속:스트론튬:티타늄 또는 티타늄 붕소의 총량의 질량비는 1:(0.1-1.2):(0.1-1.2)이다. In addition, the modifier accounts for 0.4-0.6 wt% of the total amount of the modified aluminum alloy melt, and the mass ratio of the total amount of the rare earth metal:strontium:titanium or titanium boron is 1:(0.1-1.2):(0.1-1.2). .

또한, S5단계에서 용체화 처리의 승온 속도는 1.5-3 ℃/분으로 조절하고, 유지 시간은 120-180분 이내로 조절된다.Additionally, in step S5, the temperature increase rate of the solution treatment is adjusted to 1.5-3 °C/min, and the holding time is adjusted to within 120-180 minutes.

또한 용체화 처리, 물 담금질 처리 및 에이징 처리는 연속 처리이고,Additionally, solution treatment, water quenching treatment and aging treatment are continuous treatments;

상기 수조는 순환 수조이며, 상기 물 담금질 처리 후 에이징 처리가 수행되기 전에 주조 알루미늄 합금 블랭크의 온도는 55 ℃ 이상으로 유지된다. The water bath is a circulating water bath, and the temperature of the cast aluminum alloy blank is maintained above 55°C after the water quenching treatment and before the aging treatment is performed.

또한, 에이징 처리 단계는 2-5 ℃/분의 냉각속도로 온도를 150-165 ℃에서 110-130 ℃까지 냉각한다. Additionally, the aging treatment step cools the temperature from 150-165°C to 110-130°C at a cooling rate of 2-5°C/min.

본 발명의 제2 양태의 일 실시예에 따르면, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품이 제공되며, 상기 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품은 상술한 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 얻어지며, 상기 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 인장 강도는 300 MPa 이상, 항복 강도는 230 MPa 이상, 연신율은 6 % 이상이다.According to an embodiment of the second aspect of the present invention, a high-strength composite-modified aluminum alloy part is provided, wherein the high-strength composite-modified aluminum alloy part is obtained by the manufacturing method according to the above-described embodiment, and the high-strength composite-modified aluminum alloy part is provided. The tensile strength of alloy parts is more than 300 MPa, the yield strength is more than 230 MPa, and the elongation is more than 6%.

본 발명의 기술적 솔루션은 다음과 같은 유익한 효과 중 적어도 하나를 갖는다:The technical solution of the present invention has at least one of the following beneficial effects:

본 발명의 실시예의 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 제조 방법에 따르면, 알루미늄 합금은 희토류 금속을 도입하여 개질되고, 주조는 특정 열처리 공정과 조합하여 처리된다, 따라서 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 기계적 강도가 크게 향상되어 항공, 항공 우주 및 자동차 분야의 요구를 충족시킬 수 있으며, 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 인성이 동시에 향상되고 취성 균열의 발생이 감소한다.According to the manufacturing method of the high-strength composite modified aluminum alloy part of the embodiment of the present invention, the aluminum alloy is modified by introducing rare earth metal, and the casting is processed in combination with a specific heat treatment process, so that the mechanical strength of the composite modified aluminum alloy part is greatly improved. It can be improved to meet the needs of aviation, aerospace and automotive fields, and the toughness of composite modified aluminum alloy parts is simultaneously improved and the occurrence of brittle cracks is reduced.

도 1은 실시예 1에서 제조된 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품, 즉, 휠 허브의 사진이다.
도 2는 도 1에 표시된 휠 허브의 리브(rib) 부분의 금속 조직 이미지로, (a)는 저배율 이미지, (b)는 중간 배율 이미지, (c)는 고배율 이미지이다.
Figure 1 is a photograph of a high-strength composite modified aluminum alloy part, that is, a wheel hub, manufactured in Example 1.
FIG. 2 is a metal structure image of the rib portion of the wheel hub shown in FIG. 1, where (a) is a low magnification image, (b) is a medium magnification image, and (c) is a high magnification image.

본 발명의 실시예의 목적, 기술적 해결책 및 장점을 보다 명확하게 하기 위해, 본 발명의 기술적 해결책은 본 발명의 실시예를 참조하여 아래에 명확하고 완전하게 설명된다. 분명히, 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예이다. 본 발명의 설명된 실시예에 기초하여 당업자가 얻을 수 있는 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.In order to make the objectives, technical solutions and advantages of the embodiments of the present invention more clear, the technical solutions of the present invention are clearly and completely explained below with reference to the embodiments of the present invention. Clearly, the described embodiments are some but not all embodiments of the invention. All other embodiments attainable by a person skilled in the art based on the described embodiments of the present invention fall within the protection scope of the present invention.

달리 정의되지 않는 한, 본 발명에서 사용되는 기술 용어 또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 통상적인 의미를 갖는다. 본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 및 이와 유사한 단어는 순서, 수량 또는 중요성을 나타내지 않으며, 서로 다른 구성요소를 구별하기 위해서만 사용된다. 마찬가지로, "어느" 또는 "일"과 같은 단어는 수량 제한을 나타내는 것이 아니라 적어도 하나가 있음을 나타낸다.Unless otherwise defined, technical or scientific terms used in the present invention have common meanings to those skilled in the art to which the present invention pertains. As used herein, “first,” “second,” and similar words do not indicate order, quantity, or importance, and are used only to distinguish different elements. Likewise, words such as "which" or "one" do not indicate a quantitative limitation, but rather indicate that there is at least one.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 제조 방법을 이하에서 상세히 설명한다.First, a method for manufacturing a high-strength composite modified aluminum alloy part according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.

본 발명의 실시예에 따른 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 제조 방법은 다음 단계를 포함한다:The method for manufacturing a high-strength composite modified aluminum alloy part according to an embodiment of the present invention includes the following steps:

S1 단계: 알루미늄 합금 용융물을 준비한다.Step S1: Prepare aluminum alloy melt.

즉, 먼저 알루미늄 합금 용융물이 준비된다.That is, first, an aluminum alloy melt is prepared.

여기서는 시중에서 판매되는 고순도 알루미늄 합금 잉곳을 직접 가열 및 용융하여 알루미늄 합금 용융물을 제조하거나 알루미늄 합금 잉곳을 추가로 정제할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 정제 처리는 다음 단계를 포함할 수 있다:Here, it should be noted that aluminum alloy melts can be produced by directly heating and melting commercially available high-purity aluminum alloy ingots, or the aluminum alloy ingots can be further refined. For example, purification processing may include the following steps:

S11 단계: 알루미늄 합금 잉곳을 준비한다.Step S11: Prepare an aluminum alloy ingot.

S12 단계: 알루미늄 합금 잉곳 표면의 산화물 스케일 층을 제거한다.Step S12: Remove the oxide scale layer on the surface of the aluminum alloy ingot.

S13단계: 산화물 스케일 층이 제거된 알루미늄 합금 잉곳을 세척하고 건조시킨다.Step S13: Wash and dry the aluminum alloy ingot from which the oxide scale layer has been removed.

S14 단계: 건조된 알루미늄 합금 잉곳을 녹여 초기 용융물을 얻는다.Step S14: Melt the dried aluminum alloy ingot to obtain the initial melt.

S15 단계: 초기 용융물을 정제하여 알루미늄 합금 용융물을 얻는다.Step S15: Purify the initial melt to obtain an aluminum alloy melt.

즉, 알루미늄 합금 잉곳의 경우 알루미늄 합금 잉곳 표면의 산화물 스케일 층을 먼저 제거한 다음 알루미늄 합금 잉곳을 세척하여 표면 슬래그를 제거하고 건조 후 용융하여 용융물을 정제한다. 구체적인 정제 공정은 나중에 자세히 설명한다.That is, in the case of an aluminum alloy ingot, the oxide scale layer on the surface of the aluminum alloy ingot is first removed, then the aluminum alloy ingot is washed to remove surface slag, dried, and then melted to purify the melt. The specific purification process will be described in detail later.

위의 정제 처리 후 알루미늄 합금 잉곳에서 Fe 및 산화물과 같은 원하지 않는 불순물을 제거할 수 있다. 희토류 합금의 개질 및 정제를 더욱 개선하는데 도움이 된다.After the above purification treatment, unwanted impurities such as Fe and oxides can be removed from the aluminum alloy ingot. It helps to further improve the reforming and refining of rare earth alloys.

예를 들어 철과 그 산화물은 망간 또는 알루미늄-망간 합금을 첨가하여 표면 슬래그를 형성함으로써 제거할 수 있다는 점에 추가로 유의해야 한다.It should be further noted that iron and its oxides can be removed, for example, by adding manganese or aluminum-manganese alloys to form surface slag.

변형될 매트릭스, 즉 알루미늄 합금 용융물은 예를 들어 알루미늄-마그네슘 합금, 알루미늄-실리콘 합금 및 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금일 수 있다. 이는 본 발명에 있어서 특별히 제한되지 않는다.The matrix to be modified, ie the aluminum alloy melt, can be, for example, an aluminum-magnesium alloy, an aluminum-silicon alloy and an aluminum-silicon-magnesium alloy. This is not particularly limited in the present invention.

2단계: 개질제를 준비한다. Step 2: Prepare the modifier.

상기 개질제는 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이거나, 복합 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이다. The modifier is a combination of rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, or a combination of composite rare earth aluminum alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

복합 희토류 알루미늄 합금에는 스트론튬, 티타늄 또는 티타늄 붕소, 희토류 금속이 포함되어 있다.Complex rare earth aluminum alloys contain strontium, titanium or titanium boron, rare earth metals.

희토류 알루미늄 합금 및 복합 희토류 알루미늄 합금의 희토류 금속은 란타늄, 세륨, 이트륨 중 하나 이상이다.The rare earth metal in rare earth aluminum alloy and composite rare earth aluminum alloy is one or more of lanthanum, cerium, and yttrium.

즉, 다음과 같이 두 가지 실시 방식이 있다:That is, there are two implementation methods as follows:

실시 방식 1Implementation method 1

이 개질제는 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이다.This modifier is a combination of rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

알루미늄-스트론튬 모합금은 개질제이고 알루미늄-티타늄 모합금 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금은 정제제이다. 즉, 기존의 개질제 및 정제제를 사용할 수 있다.The aluminum-strontium master alloy is the modifier and the aluminum-titanium master alloy or aluminum-titanium-boron master alloy is the refiner. That is, existing modifiers and purifiers can be used.

또한, 개질제 및/또는 정제제는 시판되는 물질을 사용할 수도 있고, 해당 금속 스트론튬, 티타늄, 티타늄 및 붕소를 칭량하여 얻는 방법으로 개질제 및/또는 정제제를 제조할 수도 있고, 알루미늄 용융물에 녹아 균일한 합금을 형성한다.Additionally, commercially available materials may be used as the modifier and/or purifier, or the modifier and/or purifier may be prepared by weighing the corresponding metals strontium, titanium, titanium, and boron, and may be dissolved in aluminum melt to form a uniform solution. forms an alloy.

또한, 기존의 개질제와 정제제 외에도 개질제와 정제제 간의 반응으로 인한 부작용 또는 제한인 "중독(poisoning)"반응으로 인한 기계적 특성의 한계를 극복하기 위해 희토류 알루미늄 합금을 추가로 도입한다. 희토류 알루미늄 합금의 희토류 금속으로서, 개질제의 스트론튬과 정제제의 티타늄 및 붕소를 고려하면 전자 구조가 스트론튬과 티타늄 및 붕소 사이에 있는 그룹 IIIB 원소를 선택할 수 있다. 희토류 금속의 안정성, 자원량 등을 종합적으로 고려하여 이트륨 및 란타나이드 금속 중 란타늄, 세륨 중 하나 이상을 사용하는 것이 바람직한다. 예를 들어, 희토류 알루미늄 합금으로는 시중에서 판매되는 Al-10Ce, Al-20Ce, Al-20La, Al-10La, Al-20Y 및 Al-10Y 중 하나 이상을 사용할 수 있다.In addition, in addition to existing modifiers and purifiers, rare earth aluminum alloys are additionally introduced to overcome limitations in mechanical properties due to "poisoning" reactions, which are side effects or limitations caused by reactions between modifiers and purifiers. As a rare earth metal in rare earth aluminum alloy, considering strontium in the modifier and titanium and boron in the purifier, group IIIB elements whose electronic structure is between strontium and titanium and boron can be selected. Considering the stability and amount of resources of rare earth metals, it is desirable to use at least one of lanthanum and cerium among yttrium and lanthanide metals. For example, one or more of commercially available Al-10Ce, Al-20Ce, Al-20La, Al-10La, Al-20Y, and Al-10Y can be used as the rare earth aluminum alloy.

또한, 희토류 알루미늄 합금도 준비할 수 있으며, 예를 들어 다음과 같은 방법으로 준비할 수 있다:Rare earth aluminum alloys can also be prepared, for example, by:

불활성 분위기에서 알루미늄 용융물에 희토류 금속 또는 희토류 금속을 함유한 모합금을 첨가하고 완전히 녹을 때까지 가열하면서 교반한다;Add rare earth metal or master alloy containing rare earth metal to the aluminum melt in an inert atmosphere and stir while heating until completely melted;

완전히 녹은 후 용융물이 균일해지도록 10-20 분간 온도를 유지한다;After complete melting, maintain temperature for 10-20 minutes to ensure uniform melt;

균질화된 용융물을 정제한다.The homogenized melt is purified.

희토류 알루미늄 합금을 얻기 위해 정제 후 정해진 시간 동안 방치하고 주조하는 과정을 거친다.To obtain rare earth aluminum alloy, it is purified, left for a certain period of time, and then cast.

알루미늄 용융물의 경우, 시중에서 판매되는 고순도 알루미늄 잉곳을 사용할 수 있으며, 알루미늄 합금 잉곳의 정제 처리를 참조하여 고순도 알루미늄 잉곳에 해당 처리를 수행할 수 있다. 자세한 내용은 본 명세서에서 설명하지 않는다.In the case of aluminum melt, commercially available high-purity aluminum ingots can be used, and the corresponding treatment can be performed on the high-purity aluminum ingot by referring to the purification treatment of aluminum alloy ingots. Details are not described in this specification.

또한 시판되는 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 모합금 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 희토류 알루미늄 합금의 경우 각각 스케일 제거, 초음파 세척 및 정제 처리를 순차적으로 수행 할 수 있다. 이러한 방식으로 원하지 않는 불순물과 산화물을 추가로 제거하여 복합 희토류 합금의 제품으로서의 정제 및 개질을 개선하는 데 도움이 된다.In addition, in the case of commercially available aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium master alloy, aluminum-titanium-boron master alloy, and rare earth aluminum alloy, scale removal, ultrasonic cleaning, and purification treatment can be performed sequentially, respectively. In this way, further removal of unwanted impurities and oxides helps improve the purification and reforming of complex rare earth alloys as products.

실시 방식 2:Implementation method 2:

이 개질제는 복합 희토류 알루미늄 합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이다.This modifier is a combination of a composite rare earth aluminum alloy and an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

복합 희토류 알루미늄 합금은 상기 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 알루미늄 용융물을 용융 및 정제하여 제조할 수 있다.A composite rare earth aluminum alloy can be produced by melting and refining the rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and aluminum melt.

예를 들어, 복합 희토류 알루미늄 합금의 준비에는 다음 단계가 포함될 수 있다:For example, the preparation of a composite rare earth aluminum alloy may include the following steps:

S211 단계, 알루미늄 용융물을 제공하는 단계이다. Step S211 is a step of providing aluminum melt.

S212단계, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 희토류 알루미늄 모합금을 제공하는 단계이며, 상기 희토류 알루미늄 모합금에 포함된 희토류 금속은 란타늄, 세륨, 및 이트륨 중 선택된 1종 이상이다.Step S212, providing an aluminum-strontium master alloy, an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and a rare earth aluminum master alloy, and the rare earth metal contained in the rare earth aluminum master alloy is selected from lanthanum, cerium, and yttrium. There is more than one type.

S213 단계, 불활성 가스 분위기 하에서, 상기 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 알루미늄 용융물에 순차적으로 첨가하여 용융시켜 복합 희토류 알루미늄 합금을 얻는 단계이다. Step S213 is a step of obtaining a composite rare earth aluminum alloy by sequentially adding and melting the rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy to the aluminum melt under an inert gas atmosphere.

알루미늄-스트론튬 모합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금은 간격을 두고 첨가되며, 희토류 알루미늄 합금은 알루미늄-스트론튬 모합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 앞에 첨가되거나, 처음 첨가된 성분과 함께 첨가되거나, 알루미늄-스트론튬 모합금 첨가와 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 첨가 사이에 간격을 두고 첨가된다.The aluminum-strontium master alloy and the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy are added at intervals, and the rare earth aluminum alloy is added before the aluminum-strontium master alloy and the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, or at the beginning. It is added together with the added components, or is added at an interval between the addition of the aluminum-strontium master alloy and the addition of the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 간격을 두고 알루미늄 용융물에 순차적으로 첨가하는 것이 바람직한다.It is preferable to sequentially add the rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy to the aluminum melt at intervals.

S3 단계, 불활성 가스 분위기에서 알루미늄 합금 용융물에 개질제를 첨가하고 용융하여 개질된 알루미늄 합금 용융물을 얻는다.Step S3, a modifier is added to the aluminum alloy melt in an inert gas atmosphere and melted to obtain a modified aluminum alloy melt.

즉, 알루미늄 용융물과 개질제가 준비된 후, 불활성 가스 분위기에서 추가 용융을 위해 알루미늄 용융물에 개질제를 첨가하여 개질된 알루미늄 합금 용융물을 얻는다.That is, after the aluminum melt and the modifier are prepared, the modifier is added to the aluminum melt for further melting in an inert gas atmosphere to obtain a modified aluminum alloy melt.

본 발명의 실시예의 제조 방법에 따르면, 희토류 금속이 개질제에 도입되어 개질제와 정제제 사이의 상호 중독 효과를 크게 극복하고, 개질제와 정제제의 첨가량을 증가시킬 수 있으며, 개질 및 정제의 효과를 동시에 향상시킬 수 있다.According to the manufacturing method of the embodiment of the present invention, the rare earth metal is introduced into the reforming agent, which greatly overcomes the mutual poisoning effect between the reforming agent and the refining agent, can increase the addition amount of the reforming agent and the refining agent, and achieves the effects of reforming and refining at the same time. It can be improved.

위의 두 조합의 개질제의 경우 각각 다음과 같은 용융이 수행된다.For the above two combinations of modifiers, the following melting is performed respectively.

개질제는 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이라는 것과 관련해서는 다음과 같다:Regarding the modifier being a combination of rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, it is as follows:

구체적으로, 각각의 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 이의 전처리에 대해, 상기 S2 단계를 참조할 수 있다.Specifically, for each rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy and pretreatment thereof, step S2 may be referred to.

이 조합의 경우, 알루미늄-스트론튬 모합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금이 간격을 두고 첨가되거나, 희토류 알루미늄 합금이 먼저 첨가되거나, 먼저 첨가된 성분과 함께 첨가되거나, 알루미늄-스트론튬 모합금을 첨가하는 것과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 첨가하는 것 사이에 간격을 두고 첨가된다.In this combination, the aluminum-strontium master alloy and the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy are added at intervals, the rare earth aluminum alloy is added first, added together with the components added first, or the aluminum-strontium master alloy is added first. It is added at intervals between adding the alloy and adding the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy.

더욱 바람직하게는, S3 단계는 구체적으로 다음 단계를 포함할 수 있다:More preferably, step S3 may specifically include the following steps:

S301 단계, 상기 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 용융물에 첨가하고 용융시켜 제1 균질 혼합 용융물을 얻는다. Step S301, the rare earth aluminum alloy is added to the aluminum alloy melt and melted to obtain a first homogeneous mixed melt.

S302 단계, 상기 알루미늄-스트론튬 모합금을 상기 제1 균질 혼합 용융물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 제2 균질 혼합 용용물을 얻는다.Step S302, the aluminum-strontium master alloy is added to the first homogeneous mixed melt and continues to melt to obtain a second homogeneous mixed melt.

S303 단계, 상기 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 제2 균질 혼합 용용물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 변성 알루미늄 합금을 얻는다.Step S303, the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy is added to the second homogeneous melt mixture and continuously melted to obtain a modified aluminum alloy.

즉, 희토류 알루미늄 합금을 먼저 첨가하여 용융을 수행하고 이를 기반으로 개질제로서 알루미늄-스트론튬 모합금과 정제제로서 알루미늄-티타늄 모합금 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 간격으로 순차적으로 첨가하여 스트론튬과 붕소의 중독 효과를 잘 해결할 수 있고 더 정제되고 균일하며 더 나은 기계적 특성을 가진 개질된 알루미늄 합금을 얻는다.In other words, melting is performed by adding the rare earth aluminum alloy first, and based on this, aluminum-strontium master alloy as a modifier and aluminum-titanium master alloy or aluminum-titanium-boron mother alloy as a refiner are sequentially added at intervals to produce strontium and boron. The poisoning effect of can be well solved and a modified aluminum alloy with more purity, uniformity and better mechanical properties is obtained.

또한, 개질제가 복합 희토류 알루미늄 합금과 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이라는 것과 관련하여 S3 단계는 다음을 포함한다:Additionally, with respect to the modifier being a combination of a composite rare earth aluminum alloy and an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, step S3 includes:

S310 단계, 복합 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 용융물에 첨가하여 용융시켜 제4 균질 혼합 용융물을 얻는다.Step S310, the composite rare earth aluminum alloy is added to the aluminum alloy melt and melted to obtain a fourth homogeneous mixed melt.

S320 단계, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 제4 균질 혼합 용융물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 변성 알루미늄 합금을 얻는다.Step S320, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy is added to the fourth homogeneous mixed melt and continued to melt to obtain a modified aluminum alloy.

즉, 복합 희토류 알루미늄 합금을 얻기 위해 희토류 알루미늄 합금, 개질제, 정제제 및 알루미늄을 미리 용융하는 경우, 복합 희토류 알루미늄 합금은 상기 알루미늄 용융물에 희토류 알루미늄 합금, 개질제, 정제제 및 알루미늄을 한 번에 첨가함으로써 제조될 수 있다. 물론, 고온 용융 중에 결정 입자의 비정상적인 성장이 발생하는 경향이 있으며, 이는 복합 희토류 알루미늄 합금의 기계적 특성을 개선하는 데 도움이 되지 않는다는 점을 고려한다. 바람직하게는, 복합 희토류 알루미늄 합금이 완전히 용융되고 알루미늄 합금과 혼합될 때, 정제제, 즉 알루미늄-티타늄 모합금 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금이 입자 성장을 제어하기 위해 추가로 첨가된다.That is, when the rare earth aluminum alloy, modifier, refining agent and aluminum are pre-melted to obtain the composite rare earth aluminum alloy, the composite rare earth aluminum alloy is obtained by adding the rare earth aluminum alloy, modifier, refining agent and aluminum to the aluminum melt at once. can be manufactured. Of course, taking into account that abnormal growth of crystal grains tends to occur during high temperature melting, which is not conducive to improving the mechanical properties of composite rare earth aluminum alloy. Preferably, when the composite rare earth aluminum alloy is completely melted and mixed with the aluminum alloy, a purifying agent, i.e. aluminum-titanium master alloy or aluminum-titanium-boron master alloy, is further added to control grain growth.

개질제로서, 개질제의 추가량은 사용 요구 사항 및 모합금의 다양한 활성 성분 함량에 따라 적절하게 설계된다. 예를 들어, 복합 희토류 합금(포함된 희토류 원소 총량의 질량비: 스트론튬: 티타늄 또는 티타늄 및 붕소 = 1: (0.1-1.2): (0.1-1.2))가 도입된 경우, 개질제는 개질된 알루미늄 합금의 총량의 0.4-0.6 wt%을 차지하는 것이 바람직한다.As a modifier, the additional amount of modifier is appropriately designed according to the usage requirements and various active ingredient contents of the master alloy. For example, when a composite rare earth alloy (mass ratio of the total amount of rare earth elements contained: strontium:titanium or titanium and boron = 1: (0.1-1.2): (0.1-1.2)) is introduced, the modifier is used to It is desirable to account for 0.4-0.6 wt% of the total amount.

또한, 상기 단계 중 어느 하나에서의 정제, 즉 알루미늄 용융물을 정제하는 과정에서의 정제, 희토류 알루미늄 합금을 제조하는 과정에서의 정제 및 복합 희토류 알루미늄 합금의 각 용융물의 정제는 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다:In addition, purification in any of the above steps, that is, purification in the process of refining the aluminum melt, purification in the process of producing the rare earth aluminum alloy, and purification of each melt of the composite rare earth aluminum alloy, may be performed in the following manner. You can:

불활성 가스를 사용하여 정제제를 불어넣고 3-10 분간 유지한 다음, 슬래그 제거제를 첨가하여 5-10 분간 교반하면 표면 슬래그가 제거된다.Use inert gas to blow the purifier and hold for 3-10 minutes, then add slag remover and stir for 5-10 minutes to remove surface slag.

또한, 정제제의 첨가량은 첨가된 용융물 질량의 0.1-0.3 %를 차지하며, 슬래그 제거제의 첨가량은 첨가된 용융물 질량의 0.1-0.3 %를 차지한다.Additionally, the amount of refiner added accounts for 0.1-0.3% of the added melt mass, and the added amount of slag remover accounts for 0.1-0.3% of the added melt mass.

질량으로 표시되는 정제제의 성분은 다음과 같다:The components of the tablet by mass are as follows:

염화칼륨 10-15 부, 염화나트륨 15-25 부, 불화칼슘 8-15 부, 탄산나트륨 15-25 부, 황산나트륨 8-12 부, 플루오로알루민산나트륨 10-20 부, 헥사클로로에탄 8- 12 부이다;10-15 parts potassium chloride, 15-25 parts sodium chloride, 8-15 parts calcium fluoride, 15-25 parts sodium carbonate, 8-12 parts sodium sulfate, 10-20 parts sodium fluoroaluminate, 8-12 parts hexachloroethane;

질량으로 표시되는 슬래그 제거제의 성분은 다음과 같다:The components of the slag remover expressed by mass are as follows:

염화나트륨 25-30 부, 염화칼륨 25-30 부, 탄산나트륨 5-10 부, 황산나트륨 5-10 부, 불화알루민산나트륨 1-5 부, 불화규산나트륨 5-10 부, 불화칼슘 5-10부, 질산칼륨 1-5 부 및 불화규산칼륨 5-10 부이다. Sodium chloride 25-30 parts, potassium chloride 25-30 parts, sodium carbonate 5-10 parts, sodium sulfate 5-10 parts, sodium fluoroaluminate 1-5 parts, sodium fluorosilicate 5-10 parts, calcium fluoride 5-10 parts, potassium nitrate 1. -5 parts and potassium fluosilicate 5-10 parts.

또한, 용융물의 수소 함량을 모니터링하여 정제가 계속되는지 여부를 판단할 수 있다. 본 발명에서는 용융물의 밀도를 테스트하여 수소 함량을 추정하는데, 용융물의 밀도가 이론적인 용융물의 밀도(합금에 포함된 성분의 차이에 따라 밀도가 조금씩 다르며, 대략 2.7 g/cm3 내외)에 가까울수록 용융물에 포함된 수소가 낮다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 용융물의 밀도가 2.65 g/cm3 미만인 경우, 정제 처리를 수행하고, 용융물의 밀도가 2.65 g/cm3이상인 경우, 정제 처리를 수행하지 않거나 정제 처리를 종료하도록 설정할 수 있다.Additionally, the hydrogen content of the melt can be monitored to determine whether purification should continue. In the present invention, the hydrogen content is estimated by testing the density of the melt. The closer the density of the melt is to the theoretical density of the melt (density varies slightly depending on the differences in components contained in the alloy, approximately 2.7 g/cm 3 ). This indicates that the hydrogen content in the melt is low. For example, if the density of the melt is less than 2.65 g/cm 3 , purification treatment may be performed, and if the density of the melt is 2.65 g/cm 3 or more, purification treatment may not be performed or the purification treatment may be terminated.

S4 단계, 개질된 알루미늄 합금 용융물에 주조를 수행하여 주조 알루미늄 합금 블랭크를 얻는다.Step S4, performing casting on the modified aluminum alloy melt to obtain a cast aluminum alloy blank.

즉, 용융 후 얻은 개질 알루미늄 합금 용융물을 금형에 주조하여 주조 알루미늄 합금 블랭크를 얻는다.That is, the modified aluminum alloy melt obtained after melting is cast in a mold to obtain a cast aluminum alloy blank.

특정 주조 공정의 경우, 통상적인 주조 공정이 사용될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 여기서는 생략한다.For specific casting processes, conventional casting processes may be used. A detailed description of this is omitted here.

S5단계, 알루미늄 합금 블랭크에 열처리를 수행한다.Step S5, heat treatment is performed on the aluminum alloy blank.

즉, 알루미늄 합금 블랭크를 주조하여 얻은 후 알루미늄 합금 블랭크의 기계적 강도를 더욱 향상시키기 위해 본 발명자는 반복적인 연구를 바탕으로 해당 열처리 공정을 개발하였다.That is, in order to further improve the mechanical strength of the aluminum alloy blank after obtaining it by casting, the present inventor developed a heat treatment process based on repeated research.

구체적으로 열처리에는 다음이 포함된다:Specifically, heat treatment includes:

알루미늄 합금 블랭크를 530-550 ℃로 가열하고 100-300 분간 유지하는 용체화 처리;Solution heat treatment, in which the aluminum alloy blank is heated to 530-550 ° C and held for 100-300 minutes;

용체화 처리 후 알루미늄 합금 블랭크를 60-70 ℃의 수조에 넣고 2-4 분 동안 물로 담금질하는 물 담금질 처리; 및Water quenching treatment, in which the aluminum alloy blank after solution treatment is placed in a water bath at 60-70℃ and quenched with water for 2-4 minutes; and

물 담금질 처리 후 알루미늄 합금 블랭크를 150~160 ℃에서 120~280 분 동안 유지한 후, 110~130 ℃로 냉각하고 30~120 분 동안 유지한 후 자연 상온으로 냉각시키는 에이징 처리하여, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 얻는다.After water quenching, the aluminum alloy blank is kept at 150-160 ℃ for 120-280 minutes, then cooled to 110-130 ℃, maintained for 30-120 minutes, and then subjected to aging treatment by cooling to natural room temperature, resulting in high-strength composite modified aluminum. Obtain alloy parts.

즉, 알루미늄 합금 블랭크는 용체화 처리, 물 담금질 처리 및 에이징 처리를 연속적으로 거친다.That is, the aluminum alloy blank continuously undergoes solution heat treatment, water quenching treatment, and aging treatment.

상기 용체화 처리는 결정 응고시 주물의 구조 (예 : 고르지 않은 벽 두께 및 두꺼운 전이)와 같은 이유로 주물의 냉각 속도로 인한 응력을 제거할 수 있도록 설계되어 합금의 기계적 강도 및 경도를 개선하고 합금의 금속 조직 구조를 개선할 수 있으며 입계 및 성분 분리를 제거하여 구조가 균일할 수 있다.The solution heat treatment is designed to eliminate stresses caused by the cooling rate of the casting during crystal solidification, such as the structure of the casting (e.g. uneven wall thickness and thick transition), thereby improving the mechanical strength and hardness of the alloy. The metal structure can be improved and the structure can be uniform by eliminating grain boundaries and component separation.

또한 위의 물 담금질 처리를 설계하여 주물을 빠르게 냉각시켜 강화 성분이 합금에 최대한 용해된 다음 실온에서 고정 및 보관되도록 한다.In addition, the above water quenching treatment is designed to cool the casting quickly so that the reinforcing ingredients are dissolved into the alloy as much as possible and then fixed and stored at room temperature.

또한, 상기 에이징 처리를 설계하여 온도를 높이고 시간을 연장함으로써 과포화 고용체 격자의 원자가 재결합되고 용질 원자가 풍부한 영역 (G-PI 영역이라고 함)이 생성된 다음 G-PI 영역이 사라진다. 두 번째 상의 원자는 특정 규칙에 따라 분리되고, G-PII 영역이 생성되며, 준안정한 두 번째 상(전이 상)이 생성된다. 많은 수의 G-PII 영역과 소량의 준안정상이 결합하여 준안정상이 안정상으로 변환되고 두 번째 상 입자가 응집된다.In addition, by designing the above aging treatment to increase the temperature and extend the time, the atoms in the supersaturated solid solution lattice are recombined and a solute atom-rich region (called G-PI region) is created, and then the G-PI region disappears. The atoms of the second phase are separated according to certain rules, the G-PII region is created, and a metastable second phase (transition phase) is created. By combining a large number of G-PII regions and a small amount of metastable phase, the metastable phase is converted to a stable phase and the second phase particles are aggregated.

또한, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 고온 에이징을 먼저 채택하여 β' 영역과 β'' 영역에서 더 많은 상 전이가 발생하여 고강도를 보장한다.In addition, according to the manufacturing method of the present invention, high temperature aging is adopted first, so that more phase transition occurs in the β' region and β'' region, thereby ensuring high strength.

바람직하게는, 용체화 처리의 가열 속도는 1.5-3 ℃/분으로 제어되고, 유지 시간은 120-180 분 이내로 제어된다. 용체화 처리의 가열 속도와 유지 시간을 제어하여 장미 모양의 α-Al 상과 더 둥근 구형 α-Al 상을 더욱 증가시키고, 1 차 α-Al 상을 정제할 수 있으며, 수상 돌기 수를 줄일 수 있다.Preferably, the heating rate of solution treatment is controlled to 1.5-3°C/min, and the holding time is controlled to within 120-180 minutes. By controlling the heating rate and holding time of solution treatment, the rose-shaped α-Al phase and the more rounded spherical α-Al phase can be further increased, the primary α-Al phase can be purified, and the number of dendrites can be reduced. there is.

또한 용체화 처리, 물 담금질 처리 및 에이징 처리는 연속 처리이며 수조는 순환 수조이다. 물 담금질 처리 후 에이징 처리를 수행하기 전에 주조 알루미늄 합금 블랭크의 온도를 55 ℃ 이상으로 유지한다. 연속 처리를 통해 생산 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 공정 중단으로 인한 불필요한 결함도 방지할 수 있다. 또한 해당 기간 동안 최저 온도를 제어하여 급격한 냉각으로 인한 불량 발생을 방지한다.Additionally, solution treatment, water quenching treatment and aging treatment are continuous treatments, and the water tank is a circulating water tank. After water quenching treatment and before performing aging treatment, the temperature of the cast aluminum alloy blank is maintained above 55℃. Continuous processing not only improves production efficiency, but also prevents unnecessary defects due to process interruption. Additionally, the minimum temperature is controlled during the period to prevent defects due to rapid cooling.

또한 에이징 처리 단계에서는 온도를 150-65 ℃에서 110-130 ℃로 2-5 ℃/min의 냉각 속도로 냉각한다. 에이징 처리 단계의 냉각 속도를 제어하여 결함의 유입을 크게 줄일 수 있으므로 알루미늄 합금의 기계적 강도를 향상시키고 높은 수준의 기계적 강도를 유지하는데 도움이 된다. 본 발명에 따른 제조 방법은 구체적인 실시예를 이용하여 이하에서 상세히 설명한다.Additionally, in the aging treatment step, the temperature is cooled from 150-65 ℃ to 110-130 ℃ at a cooling rate of 2-5 ℃/min. By controlling the cooling rate in the aging treatment step, the introduction of defects can be greatly reduced, which helps improve the mechanical strength of aluminum alloy and maintain a high level of mechanical strength. The manufacturing method according to the present invention will be described in detail below using specific examples.

실시예 1Example 1

알루미늄 합금: 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금(A356)(구매처: 산동 웨이차오 알루미늄 산업)이 사용된다.Aluminum alloy: Aluminum-silicon-magnesium alloy (A356) (purchased by: Shandong Weiqiao Aluminum Industry) is used.

고순도 알루미늄 잉곳 (중국 알루미늄 공사에서 구매, 조성: Al(99.99%), Fe<0.1%, 불순물<0.05%)High-purity aluminum ingot (purchased from China Aluminum Corporation, composition: Al (99.99%), Fe<0.1%, impurities<0.05%)

정제제:Purification agent:

성분: 염화칼륨 15부, 염화나트륨 20부, CaF2 10부, Na2CO3 20부, Na2 SO4 10부, Na3AlF6 15부, C2Cl610부.Ingredients: 15 parts potassium chloride, 20 parts sodium chloride, 10 parts CaF 2 , 20 parts Na 2 CO 3 , 10 parts Na 2 SO 4 , 15 parts Na 3 AlF 6 , 10 parts C 2 Cl 6 .

슬래그 제거제:Slag remover:

성분: 염화나트륨 25 부, 염화칼륨 25 부, 탄산나트륨 5 부, 황산나트륨 5 부, 불화알루미늄 나트륨 5 부, 불화규산 나트륨 10 부, 불화칼슘 10 부, 질산칼륨 5, 칼륨 불화규산염 10 부.Ingredients: 25 parts sodium chloride, 25 parts potassium chloride, 5 parts sodium carbonate, 5 parts sodium sulfate, 5 parts sodium aluminum fluoride, 10 parts sodium fluorosilicate, 10 parts calcium fluoride, 5 parts potassium nitrate, 10 parts potassium fluorosilicate.

1) 알루미늄 합금 용융물 준비1) Preparation of aluminum alloy melt

용융: 예열된 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금 A356을 예열된 용해로에 넣고 760 ℃ 범위 내에서 가열하여 알루미늄 물로 녹인다.Melting: Put the preheated aluminum-silicon-magnesium alloy A356 into a preheated melting furnace and heat it within the range of 760 ℃ to melt it with aluminum water.

가스 제거 및 슬래그 제거: 알루미늄 물에 녹은 후 질소 (또는 아르곤)를 알루미늄 물에 주입한 다음 정제제(0.3 wt% 정제제)를 알루미늄 물에 불어넣고 환기 시간을 15분으로 제어한다.Degassing and slag removal: After aluminum is dissolved in water, nitrogen (or argon) is injected into aluminum water, then purifier (0.3 wt% purifier) is blown into aluminum water, and ventilation time is controlled to 15 minutes.

방치: S3의 알루미늄 물을 10 분간 그대로 두기, 온도를 760 ℃로 제어하고 알루미늄 물 표면의 슬래그 불순물을 청소한다.Standing: Leave the aluminum water in S3 for 10 minutes, control the temperature to 760℃, and clean the slag impurities on the surface of the aluminum water.

이 기간 동안 알루미늄 물을 고인 후 샘플링하여 화학 성분을 파악하고 수소량을 추정한다:During this period, the aluminum water is collected and sampled to determine its chemical composition and estimate the amount of hydrogen:

고인 알루미늄 물의 수소 함량은 밀도법을 사용하여 추정하며, 밀도는 2.65 g/cm3 이상이어야 한다. 밀도(2.7 g/cm3에 가까울수록)가 높을수록 수소 함량이 낮은 것으로 간주한다.The hydrogen content of stagnant aluminum water is estimated using the density method, and the density should be not less than 2.65 g/cm 3 . The higher the density (closer to 2.7 g/cm 3 ), the lower the hydrogen content is considered.

2) 모합금의 정제 처리2) Refining treatment of master alloy

2.1) 알루미늄-스트론튬 모합금 : 난퉁 앙셴 금속 재료 유한 회사에서 구매, 조성: Al-10Sr, Fe<0.05.2.1) Aluminum-strontium master alloy: purchased from Nantong Angshen Metal Materials Co., Ltd., composition: Al-10Sr, Fe<0.05.

전처리: 그라인더를 사용하여 알루미늄- 스트론튬 모합금의 산화물 스케일과 표면층을 청소한다.Pretreatment: Use a grinder to clean the oxide scale and surface layer of the aluminum-strontium master alloy.

초음파 세척: 전처리된 알루미늄- 스트론튬 모합금을 초음파 세척 탱크에 넣어 초음파 처리한다.Ultrasonic cleaning: The pretreated aluminum-strontium master alloy is placed in an ultrasonic cleaning tank and ultrasonicated.

건조: 세척한 알루미늄-스트론튬 모합금을 오븐에 넣고 60-100 ℃에서 30-60 분간 구워낸다.Drying: Place the cleaned aluminum-strontium master alloy in an oven and bake at 60-100°C for 30-60 minutes.

용융: 알루미늄-스트론튬 모합금을 예열된 도가니에 넣고 760-780 ℃에서 녹이다.Melting: Place the aluminum-strontium master alloy in a preheated crucible and melt at 760-780°C.

정제 처리: 알루미늄- 스트론튬 모합금을 용융한 후 정제 처리를 수행한다. 용융된 고순도 알루미늄에 Ar+흑연 자동 탈기 교반봉을 투입하여 정제 처리를 수행한다. 5-10분, 730-750 ℃에서 Ar을 투입하여 정제제를 주입하고, 주입되는 정제제의 양은 용융물의 0.1-0.3 %이며, 이 과정은 3-5 분간 유지된다. 정제 과정에서 알루미늄 액체의 상부 표면에 끓는 기포가 없어야 한다.Refining treatment: After melting the aluminum-strontium master alloy, purification treatment is performed. Purification is performed by adding an Ar+graphite automatic degassing stirring rod to the molten high-purity aluminum. The purifier is injected by adding Ar at 730-750°C for 5-10 minutes. The amount of purifier injected is 0.1-0.3% of the melt, and this process is maintained for 3-5 minutes. During the purification process, there should be no boiling bubbles on the upper surface of the aluminum liquid.

표면 슬래그 제거: 15-20 분 후 용융물의 0.1-0.3 %에 해당하는 양의 슬래그 제거제를 첨가하고 고르게 펴서 표면 슬래그를 제거한다.Surface slag removal: After 15-20 minutes, add slag remover in an amount equivalent to 0.1-0.3% of the melt and spread evenly to remove surface slag.

방치: 슬래그를 제거한 후 알루미늄 용융물을 740-760 ℃에서 8-15분간 방치한다.Standing: After removing the slag, the aluminum melt is left at 740-760°C for 8-15 minutes.

2.2) 정제제: 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 정제 처리2.2) Refining agent: Refining treatment of aluminum-titanium-boron master alloy

알루미늄-티타늄-붕소 모합금: 난퉁 앙셴 금속 재료 유한공사에서 구매. (조성 및 함량: Ti: 5%, B: 1%, 나머지: Al)Aluminum-titanium-boron master alloy: purchased from Nantong Angshen Metal Materials Co., Ltd. (Composition and content: Ti: 5%, B: 1%, remainder: Al)

정제제로 사용되는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 경우, 위의 설명을 참조하여 동일한 처리를 수행한다.For the aluminum-titanium-boron master alloy used as a refining agent, the same treatment is performed with reference to the above description.

3) 복합 희토류 알루미늄 합금의 제조3) Manufacturing of composite rare earth aluminum alloy

3.1) 고순도 희토류 알루미늄 모합금의 용융3.1) Melting of high-purity rare earth aluminum master alloy

a) 고순도 알루미늄 용융물 준비a) Preparation of high purity aluminum melt

전처리: 그라인더를 사용하여 고순도 알루미늄 잉곳 표면의 스케일과 표면층을 청소한다.Pretreatment: Use a grinder to clean the scale and surface layer on the surface of the high-purity aluminum ingot.

초음파 세척: 전처리된 고순도 알루미늄 잉곳을 세척제에 넣어 초음파 처리한다.Ultrasonic cleaning: Pretreated high-purity aluminum ingots are placed in a cleaning agent and treated with ultrasonic waves.

건조: 초음파 세척 후 고순도 알루미늄 잉곳을 오븐에 넣고 60-100 ℃에서 30-60 분간 구워낸다.Drying: After ultrasonic cleaning, place the high-purity aluminum ingot in the oven and bake at 60-100℃ for 30-60 minutes.

용융: 건조된 고순도 알루미늄을 예열된 도가니에 넣고 760-800 ℃에서 가열하여 용융시킨다.Melting: Place dried high-purity aluminum in a preheated crucible and melt it by heating at 760-800°C.

정제 처리: 고순도 알루미늄을 녹인 후 정제 처리를 한다. 구체적으로: 용융된 고순도 알루미늄에 Ar+흑연 자동 탈기 교반봉을 사용하여 정제 처리를 수행한다. 5-10 분, 740-760 ℃에서 아르곤을 투입하여 정제제를 주입하고, 주입되는 정제제의 양은 용융물의 0.1-0.3 %이며, 이 과정을 3-5분간 유지한다. 그 후 알루미늄 용융물을 10-20분간 방치하고, 용융물의 0.1-0.3 %에 해당하는 양의 슬래그 제거제를 알루미늄 용융물에 첨가하여 고르게 퍼지도록 하여 표면 슬래그를 제거한다.Refining treatment: High-purity aluminum is melted and then purified. Specifically: Purification treatment is performed on molten high-purity aluminum using an Ar+graphite automatic degassing stir bar. Argon is injected at 740-760°C for 5-10 minutes to inject the purifier. The amount of purifier injected is 0.1-0.3% of the melt, and this process is maintained for 3-5 minutes. Afterwards, the aluminum melt is left for 10-20 minutes, and a slag remover equivalent to 0.1-0.3% of the melt is added to the aluminum melt and spread evenly to remove surface slag.

방치: 슬래그를 제거한 후 알루미늄 용융물을 740-760 ℃에서 8-15 분간 방치한다.Standing: After removing the slag, the aluminum melt is left at 740-760℃ for 8-15 minutes.

b) 희토류 알루미늄 합금의 용융:b) Melting of rare earth aluminum alloy:

위의 a)에서 얻은 고순도 알루미늄의 온도를 780-820 ℃로 조정하고 가열하여 완전히 녹인 후 희토류 알루미늄-란타늄 합금(바오터우 희토류 연구소에서 구입, 조성물: Al-10La, Fe<0.05)을 설정된 질량 비율, 즉 희토류 알루미늄 합금의 란타늄 함량이 0.2±0.02wt %에 따라 첨가된다. 아르곤 가스 분위기 하에서 희토류 알루미늄-란타늄 합금을 780-820 ℃에서 가열하여 완전히 녹이다.Adjust the temperature of the high-purity aluminum obtained in a) above to 780-820℃, heat to completely melt, and then add rare earth aluminum-lanthanum alloy (purchased from Baotou Rare Earth Research Institute, composition: Al-10La, Fe<0.05) with a set mass ratio. , that is, the lanthanum content of the rare earth aluminum alloy is added according to 0.2±0.02wt%. Heating the rare earth aluminum-lanthanum alloy at 780-820℃ under argon gas atmosphere to completely melt it.

교반 및 보온: 녹은 용융물을 3-5분간 교반하여 균일하게 만들고, 760-780 ℃에서 10-20 분간 유지한다.Stirring and warming: Stir the melt for 3-5 minutes to make it uniform, and keep at 760-780°C for 10-20 minutes.

정제 처리: 전체 공정은 아르곤 대기의 보호하에 있으며, 희토류 알루미늄-란타늄 합금을 녹인 후 정제 처리를 수행한다. 용융된 희토류 알루미늄-란타늄 합금을 정제하기 위해 Ar+흑연 자동 탈기 교반봉을 도입한다. 5-10 분, 760-780 ℃에서 Ar을 사용하여 정제제를 주입하고, 주입되는 정제제의 양은 용융물의 0.1-0.3 %이며, 이 과정은 3-5분 동안 유지된다. 정제 과정에서 알루미늄 액체의 상부 표면에 끓는 기포가 없어야 한다. 용융물 표면의 슬래그 제거: 15-20 분 후 용융물의 0.1-0.3 %에 해당하는 양의 슬래그 제거제를 첨가하고 고르게 펴서 표면의 슬래그를 제거한다.Purification treatment: The entire process is under the protection of argon atmosphere, and purification treatment is carried out after melting the rare earth aluminum-lanthanum alloy. An Ar+graphite automatic degassing stirring rod is introduced to purify the molten rare earth aluminum-lanthanum alloy. The purifier is injected using Ar at 760-780°C for 5-10 minutes, the amount of purifier injected is 0.1-0.3% of the melt, and this process is maintained for 3-5 minutes. During the purification process, there should be no boiling bubbles on the upper surface of the aluminum liquid. Removing slag from the surface of the melt: After 15-20 minutes, add slag remover in an amount equivalent to 0.1-0.3% of the melt and spread evenly to remove slag from the surface.

방치: 슬래그를 제거한 후 용융물을 720-730 ℃에서 10-15 분간 그대로 둔다.Standing: After removing the slag, the melt is left at 720-730°C for 10-15 minutes.

3.2) 복합 희토류 합금의 제조3.2) Preparation of composite rare earth alloys

알루미늄 용융물, 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금 및 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 상기 설명에서 각각 제조 한 다음 혼합 및 용융하여 복합 희토류 합금을 얻는다.Aluminum melt, rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy and aluminum-titanium-boron master alloy are prepared respectively in the above description, and then mixed and melted to obtain composite rare earth alloy.

이 실시예에서, 첨가 순서로서, 희토류 알루미늄 합금을 먼저 알루미늄 용융물에 첨가한 다음, 알루미늄 스트론튬 합금을 첨가하고, 마지막으로 알루미늄 티타늄 붕소 합금을 첨가한다. 자세한 내용은 다음과 같다:In this example, the addition order is that the rare earth aluminum alloy is added to the aluminum melt first, then the aluminum strontium alloy, and finally the aluminum titanium boron alloy. Details are as follows:

1 단계. 재료 준비: 고순도 알루미늄, 알루미늄-티타늄-붕소 모합금, 알루미늄-스트론튬 모합금 및 희토류 알루미늄 합금을 필요한 질량 비율에 따라 계량한 후 예열한다.Level 1. Material preparation: Weigh high-purity aluminum, aluminum-titanium-boron master alloy, aluminum-strontium master alloy, and rare earth aluminum alloy according to the required mass ratio and preheat.

총 100 중량부 기준, 고순도 알루미늄: 4.8 중량부, 알루미늄-티타늄-붕소 모합금: 0.2 중량부, 알루미늄-스트론튬 모합금: 60 중량부, 희토류 알루미늄 합금: 35 중량부이다.Based on a total of 100 parts by weight, high purity aluminum: 4.8 parts by weight, aluminum-titanium-boron master alloy: 0.2 parts by weight, aluminum-strontium master alloy: 60 parts by weight, and rare earth aluminum alloy: 35 parts by weight.

2 단계. 희토류 알루미늄 합금 추가 및 용융: 위의 알루미늄 용융물의 경우, 위의 정제된 희토류 알루미늄 합금을 먼저 780-820 ℃로 가열하여 녹기 전에 연화시킨 다음 알루미늄 용융물의 전체 온도를 760-780 ℃로 제어하고 열 보존을 위해 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 용융물에 첨가한다.Step 2. Rare earth aluminum alloy addition and melting: For the above aluminum melt, the above purified rare earth aluminum alloy is first heated to 780-820℃ to soften it before melting, and then the overall temperature of the aluminum melt is controlled to 760-780℃ and heat preservation. For this purpose, rare earth aluminum alloy is added to the aluminum melt.

전체 공정은 아르곤 대기로 보호되며 희토류 알루미늄 합금이 녹는다.The entire process is protected by argon atmosphere and the rare earth aluminum alloy is melted.

3 단계. 희토류 알루미늄 합금이 완전히 녹은 후 온도를 750-770 ℃로 조절하고 5-10 분간 교반한다.Step 3. After the rare earth aluminum alloy is completely melted, adjust the temperature to 750-770℃ and stir for 5-10 minutes.

전체 공정은 아르곤 분위기로 보호되고 교반봉은 흑연 재질로 만들어져 교반하기 전에 400-500 ℃로 예열된다.The entire process is protected by argon atmosphere, and the stirring rod is made of graphite material and preheated to 400-500℃ before stirring.

즉, 희토류 알루미늄 합금이 완전히 녹은 후 온도를 약간 낮추어 과열로 인한 후속 입자 거칠어짐을 방지 할 수 있다.In other words, after the rare earth aluminum alloy is completely melted, the temperature can be slightly lowered to prevent subsequent grain roughening due to overheating.

4 단계. 용융된 용융물은 740-760 ℃ 에서 유지되며, 보온 처리를 위해 유지 시간은 5-20분 이내로 제어된다. 이 단계에서 합금 반응이 일어난다.Step 4. The molten mass is maintained at 740-760°C, and the holding time is controlled within 5-20 minutes for thermal insulation treatment. At this stage, an alloying reaction occurs.

5 단계. 정제: 열 보존 완료 후 정제, 탈기 및 슬래그 제거를 수행한다. 아르곤을 사용하여 0.3 wt% 정제제를 용융물에 불어 넣고 환기 시간을 3-8 분 이내로 제어한 후 0.2 wt% 탈슬래깅제를 용융물에 추가로 첨가하고 5 분 동안 교반 한 후 용융물을 방치하여 용융물 표면의 슬래그와 불순물을 제거한다. 전체 공정은 아르곤 분위기로 보호된다.Step 5. Refining: After completion of heat preservation, purification, degassing and slag removal are carried out. Use argon to blow 0.3 wt% refining agent into the melt, control the ventilation time within 3-8 minutes, then add 0.2 wt% deslagging agent further into the melt, stir for 5 minutes, and leave the melt to dry on the melt surface. Removes slag and impurities. The entire process is protected by an argon atmosphere.

정제 전과 정제 중에 알루미늄 용융물에 대한 샘플링을 수행하고 알루미늄 용융물의 밀도를 결정하여 수소 함량을 추정한다. 측정 방법은 밀도 방법(알루미늄의 이론적 값인 2.70 g/cm3)을 채택하며, 측정된 샘플의 밀도가 2.7 g/cm3에 가까우면, 이는 알루미늄의 내부 수소 함량이 낮다는 것을 나타낸다. 일반적으로 시료의 밀도는 일반적으로 2.7 g/cm3에 도달할 수 없다. 테스트된 시료의 밀도가 대략 2.65 g/cm3 와 같다면 수소 함량을 추정할 수 있다. 수소 함량을 추정하는 과정에서 반드시 진공 처리가 수행된다. 수소 함량이 부적합한 경우 추가 정제, 즉 정제제와 슬래그 제거제를 반복적으로 첨가하여 추가 정제를 수행한다.Sampling of the aluminum melt before and during refining is performed and the density of the aluminum melt is determined to estimate the hydrogen content. The measurement method adopts the density method (2.70 g/cm 3 , which is the theoretical value of aluminum), and if the density of the measured sample is close to 2.7 g/cm 3 , it indicates that the internal hydrogen content of aluminum is low. In general, the density of the sample generally cannot reach 2.7 g/cm 3 . The hydrogen content can be estimated if the density of the tested sample is approximately equal to 2.65 g/cm 3 . Vacuum treatment is always performed in the process of estimating the hydrogen content. If the hydrogen content is inadequate, further purification is performed, that is, by repeated addition of refining agent and slag remover.

6 단계. 방치: 희토류 알루미늄 합금과 정제된 용융물을 3-5분간 가만히 두면 온도가 740-760 ℃로 조절된다.Step 6. Standing: Rare earth aluminum alloy and purified melt are left standing for 3-5 minutes, the temperature is adjusted to 740-760 ℃.

7 단계. 알루미늄-스트론튬 모합금 추가 및 용: 정제된 알루미늄-스트론튬 모합금을 6단계의 용융물에 첨가하고 온도를 780-820 ℃로 제어하여 알루미늄-스트론튬 모합금이 완전히 녹도록 한다. 전체 공정은 아르곤 분위기로 보호되며 알루미늄-스테네튬 모합금이 녹는다.Step 7. Addition and use of aluminum-strontium master alloy: Add the purified aluminum-strontium master alloy to the melt in step 6 and control the temperature to 780-820 ℃ to completely melt the aluminum-strontium master alloy. The entire process is protected by an argon atmosphere and the aluminum-stenetium master alloy melts.

8 단계. 알루미늄-스트론튬 모합금이 녹은 후 온도를 740-760 ℃로 제어하고 3-8분 동안 교반하여 균질화를 달성한다. 전체 공정은 아르곤 분위기로 보호되고 교반봉은 흑연 재료로 만들어지며 교반하기 전에 400-500 ℃로 예열된다.Step 8. After the aluminum-strontium master alloy is melted, control the temperature to 740-760°C and stir for 3-8 minutes to achieve homogenization. The whole process is protected by argon atmosphere, the stirring rod is made of graphite material, and is preheated to 400-500℃ before stirring.

9 단계. 다음으로 보온은 725-750 ℃에서 수행된다. 보온 시간은 15-30 분 이내로 제어된다.Step 9. Next, warming is carried out at 725-750 ° C. The warming time is controlled within 15-30 minutes.

10 단계. 정제, 가스 제거 및 슬래그 제거: 용융물의 보온이 완료된 후 아르곤을 도입한 후 0.3 wt% 정제제를 알루미늄-희토류 복합 용융물에 불어넣고 환기 시간을 5-10분으로 제어하고, 0.2 wt% 슬래그 제거제를 알루미늄 용융물에 넣고 5분 동안 교반하여 알루미늄-희토류 복합 용융물 표면의 슬래그와 불순물을 제거한다. 전체 공정은 아르곤 분위기로 보호된다.Step 10. Purification, degassing and slag removal: After the warming of the melt is completed, argon is introduced, then 0.3 wt% purifier is blown into the aluminum-rare earth composite melt, the ventilation time is controlled to 5-10 minutes, and 0.2 wt% slag remover is added. Add it to the aluminum melt and stir for 5 minutes to remove slag and impurities from the surface of the aluminum-rare earth composite melt. The entire process is protected by an argon atmosphere.

수소 함량을 측정하기 위해 정제 전과 정제 중에 알루미늄 용융물에 대한 샘플링을 수행한다. (수소 함량은 2.65 g/cm3 이상이어야 한다;) 수소 측정 과정에서는 반드시 진공 처리가 수행된다. 수소 함량이 불합격하면 추가 정제, 즉 정제제와 슬래그 제거제를 반복적으로 첨가하여 추가 정제를 수행한다.Sampling of the aluminum melt is performed before and during refining to determine the hydrogen content. (Hydrogen content must be more than 2.65 g/cm 3 ;) Vacuum treatment must be performed during the hydrogen measurement process. If the hydrogen content is rejected, further purification is carried out, that is, by repeatedly adding purifier and slag remover.

11 단계. 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 추가: 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 위 10단계에서 처리한 용융물에 첨가하고 가열하여 완전히 녹인 후 3-5분간 균일하게 교반하여 용융물이 균질해지도록 한다.Step 11. Add aluminum-titanium-boron master alloy: Add the aluminum-titanium-boron master alloy to the melt treated in step 10 above, heat to completely melt, and stir evenly for 3-5 minutes to make the melt homogeneous.

12 단계. 열 보존: 교반 후 용융물을 8-12 분간 온도를 유지하고 715-725 ℃에서 온도를 조절한다.Step 12. Heat preservation: After stirring, keep the melt temperature for 8-12 minutes and adjust the temperature at 715-725℃.

13 단계. 정제, 가스 제거 및 슬래그 제거: 용융물의 보온이 완료된 후 아르곤을 도입한 후 0.3 wt% 정제제를 알루미늄-희토류 복합 용융물에 불어넣고 환기 시간을 5-10분 이내로 제어하고, 0.2 wt% 슬래그 제거제를 알루미늄 용융물에 넣고 5분 동안 교반하여 알루미늄 희토류 복합 용융물 표면의 슬래그와 불순물을 제거한다. 전체 공정은 아르곤 대기로 보호된다.Step 13. Purification, degassing and slag removal: After the warming of the melt is completed, argon is introduced, then 0.3 wt% purifier is blown into the aluminum-rare earth composite melt, the ventilation time is controlled within 5-10 minutes, and 0.2 wt% slag remover is added. Add it to the aluminum melt and stir for 5 minutes to remove slag and impurities from the surface of the aluminum rare earth composite melt. The entire process is protected by an argon atmosphere.

수소 함량을 측정하기 위해 정제 전과 정제 중에 알루미늄 용융물에 대한 샘플링을 수행한다. (수소 함량은 2.65 g/cm3 이상이어야 한다;) 수소 측정 과정에서는 반드시 진공 처리가 수행된다. 수소 함량이 부적합하면 추가 정제가 수행된다. 즉, 수소 함량이 적격해질 때까지 추가 정제를 위해 정제제와 슬래그 제거제를 반복적으로 첨가한다.Sampling of the aluminum melt is performed before and during refining to determine the hydrogen content. (Hydrogen content must be more than 2.65 g/cm 3 ;) Vacuum treatment must be performed during the hydrogen measurement process. If the hydrogen content is inadequate, further purification is performed. That is, refiners and slag removers are added repeatedly for further purification until the hydrogen content is acceptable.

14 단계. 주조: 금형을 300-400 ℃에서 예열한다. 위의 13단계에서 얻은 복합 희토류 합금 용융물의 온도를 715-725 ℃로 제어한 후 주조를 수행한다.Step 14. Casting: Preheat the mold to 300-400℃. Casting is performed after controlling the temperature of the composite rare earth alloy melt obtained in step 13 above to 715-725°C.

바람직하게는, 주조 중에 알루미늄-희토류 복합 용융물 표면의 산화물은 유리 섬유 필터를 통해 여과되고, 각 주조 전에 알루미늄-희토류 복합 용융물의 표면에서 여과가 수행된 후 주조가 수행된다.Preferably, during casting, oxides on the surface of the aluminum-rare-earth composite melt are filtered through a glass fiber filter, and filtration is performed on the surface of the aluminum-rare-earth composite melt before each casting, followed by casting.

주조 금형의 냉각 제어를 위해 바람직하게는 수냉 방식을 채택하여 금형에 주조되는 알루미늄-희토류 복합 용융물을 냉각시킨다. 냉각 과정에서 알루미늄 용융물의 응고 속도는 50-100 ℃/s로 제어되며 응고 방식은 순차 응고이다.To control cooling of the casting mold, a water cooling method is preferably used to cool the aluminum-rare earth composite melt cast in the mold. During the cooling process, the solidification rate of aluminum melt is controlled to 50-100 ℃/s, and the solidification method is sequential solidification.

복합 희토류 알루미늄 합금에서 희토류 금속: 스트론튬: 티타늄 또는 티타늄 붕소의 특정 양은 상기 실시예에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 희토류 금속: 스트론튬: 티타늄 또는 티타늄 붕소의 총량의 질량 비율은 1: (0.1-1.2): (0.1-1.2) 일 수 있다.The specific amounts of rare earth metals: strontium: titanium or titanium boron in the composite rare earth aluminum alloy are not limited by the above examples. For example, the mass ratio of the total amount of rare earth metals: strontium: titanium or titanium boron may be 1: (0.1-1.2): (0.1-1.2).

4) 개질된 알루미늄 합금 블랭크 준비하기4) Preparing modified aluminum alloy blank

알루미늄-실리콘-마그네슘 합금, 복합 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-티타늄-붕소 모합금은 질량비가 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금 : 복합 희토류 알루미늄 합금:알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 99.4:0.4:0.2의 비율로 제조된다. Aluminum-silicon-magnesium alloy, composite rare earth aluminum alloy, and aluminum-titanium-boron master alloy have a mass ratio of 99.4:0.4:0.2 for aluminum-silicon-magnesium alloy: composite rare earth aluminum alloy:aluminum-titanium-boron master alloy. It is manufactured.

그 후 다음과 같이 용융이 수행된다.Melting is then carried out as follows.

혼합: 위의 비율에 따라 위의 1)에서 처리한 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금 용융물에서 온도를 740±5도로 제어하면 3)에서 얻은 복합 희토류 알루미늄 합금을 먼저 첨가한다.Mixing: In the aluminum-silicon-magnesium alloy melt treated in 1) above according to the above ratio, when the temperature is controlled to 740 ± 5 degrees, the composite rare earth aluminum alloy obtained in 3) is first added.

교반: 흑연 교반기는 복합 희토류 알루미늄 합금을 첨가하여 녹인 용융물을 교반하는 데 사용된다. 교반 과정에서 균일한 교반이 필요하며 8분 동안 지속적으로 교반해야 한다;Stirring: Graphite stirrers are used to stir the melt by adding complex rare earth aluminum alloy. During the stirring process, uniform stirring is required and stirring must be continued for 8 minutes;

보온: 교반 후 보온을 위해 온도를 735 ℃로 조절하고, 보온 시간은 20 분으로 조절한다;Keeping warm: After stirring, adjust the temperature to 735℃ for keeping warm, and adjust the keeping time to 20 minutes;

정제: 보온이 끝난 후 아르곤을 투입한 후 알루미늄 물에 슬래그 제거제를 불어넣고 환기 시간을 15 분으로 제어한다;Refining: After warming, add argon, then blow slag remover into the aluminum water, and control the ventilation time to 15 minutes;

정제제 첨가: 정제된 알루미늄 물에 0. 2% 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 첨가하고 녹을 때 교반하며 지속적으로 정제를 수행한다;Addition of refining agent: Add 0.2% aluminum-titanium-boron master alloy to purified aluminum water, stir when dissolved, and continuously carry out purification;

보온 및 방치: 정제 후 알루미늄 물은 보온 풀로 유입되고 온도가 710±3 ℃로 제어되면 10±2 분 동안 방치한 후 알루미늄 물 표면의 슬래그와 불순물이 제거된다;Warming and standing: After purification, the aluminum water is introduced into the warming pool, the temperature is controlled at 710±3℃, left for 10±2 minutes, and then the slag and impurities on the surface of the aluminum water are removed;

주조: 금형을 250-400 ℃에서 예열하면 위의 온도가 700 ± 5 ℃에서 제어되는 정제된 개질 알루미늄 합금이 금형에 주조되고 냉각 후 개질 알루미늄 합금 블랭크가 얻어진다. 개질 알루미늄 합금 블랭크의 두께는 30 mm이다. Casting: Preheat the mold at 250-400 ℃, the above temperature is controlled at 700 ± 5 ℃, the refined modified aluminum alloy is cast into the mold, and after cooling, the modified aluminum alloy blank is obtained. The thickness of the modified aluminum alloy blank is 30 mm.

5) 열처리5) Heat treatment

용체화 처리: 변형된 알루미늄 합금 블랭크를 가열로에 넣고 분당 2 ℃의 가열 속도로 540 ℃까지 가열한 후 120 분간 유지한다.Solution heat treatment: The deformed aluminum alloy blank is placed in a heating furnace and heated to 540°C at a heating rate of 2°C per minute and maintained for 120 minutes.

물 담금질 처리: 위 용체화 처리 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 65 ℃의 온도에서 순환 수조에 넣고 3분간 물 담금질을 실시한다.Water quenching treatment: After the above solution quenching treatment, the modified aluminum alloy blank is placed in a circulating water bath at a temperature of 65°C and water quenched for 3 minutes.

에이징 처리: 물 담금질 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 150 ℃에서 120분간 유지한 후 2 ℃/min의 냉각 속도로 110 ℃로 냉각하고 30 분간 유지한 후 실온으로 자연 냉각하여 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 얻는다.Aging treatment: After water quenching, the modified aluminum alloy blank is kept at 150 ℃ for 120 minutes, then cooled to 110 ℃ at a cooling rate of 2 ℃/min, maintained for 30 minutes, and then naturally cooled to room temperature to produce high-strength composite modified aluminum alloy parts. get

도 1은 실시예 1에서 제조된 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품, 즉 휠 허브의 사진이다. 도 2는 도 1에 도시된 휠 허브의 리브 부분의 금속 구조 이미지로서, (a)는 저배율 이미지, (b)는 중간 배율 이미지, (c)는 고배율 이미지이다. 도 2에서, 본 실시예에서 개질 및 열처리된 알루미늄 합금의 금속 구조의 경우, 더 둥근 구형 α-Al 상이 더욱 증가하고, 1 차 α-Al 상 및 수상 돌기는 기본적으로 보이지 않는다는 것을 알 수 있다. 즉, 입자가 더욱 균질화되고 미세 구조가 더 균일한다. 또한, 구형 α-Al 상은 입자 경계에 균일하게 분포되어 있다.Figure 1 is a photograph of a high-strength composite modified aluminum alloy part, that is, a wheel hub, manufactured in Example 1. FIG. 2 is an image of the metal structure of the rib portion of the wheel hub shown in FIG. 1, where (a) is a low magnification image, (b) is a medium magnification image, and (c) is a high magnification image. From Figure 2, it can be seen that for the metal structure of the aluminum alloy modified and heat treated in this example, the rounder spherical α-Al phase further increases, and the primary α-Al phase and dendrites are basically invisible. That is, the particles are more homogenized and the microstructure is more uniform. Additionally, the spherical α-Al phase is uniformly distributed at the grain boundaries.

또한 A356 알루미늄 합금(개질 전), 개질 후 블랭크(개질 합금 1), 열처리 후 제품(실시예 1)의 기계적 특성을 평가한다. 평가 결과는 아래 표 1에 나와 있다.Additionally, the mechanical properties of the A356 aluminum alloy (before modification), the blank after modification (modified alloy 1), and the product after heat treatment (Example 1) were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

표 1은 실시예 1의 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 기계적 특성 평가 결과이다. Table 1 shows the mechanical property evaluation results of the high-strength composite modified aluminum alloy part of Example 1.

기계적 특성mechanical properties 개질 전Before reformation 개질 합금 1Modified Alloy 1 실시예 1Example 1 인장 강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 130±3.5130±3.5 220±5220±5 320±5320±5 항복 강도(MPa)Yield strength (MPa) 65±5.565±5.5 108±6108±6 220±5220±5 연신율(%)Elongation (%) 3±0.253±0.25 20±0.620±0.6 13±0.3513±0.35

표 1에서 실시예 1의 열처리를 통해 열처리를 수행하지 않아도 강도가 크게 향상될 수 있음을 알 수 있다. 열처리를 결합하여 항복 강도와 인장 강도가 크게 향상되고 (변형되지 않고 가열되지 않은 알루미늄 합금 잉곳에 비해 항복 강도와 인장 강도가 각각 거의 4 배, 거의 3 배 증가) 높은 수준의 연신율 (미처리 알루미늄 합금 잉곳에 비해 4 배 이상 증가)이 동시에 유지되어 포괄적인 기계적 특성이 크게 향상된다.Table 1 shows that the strength can be greatly improved through the heat treatment of Example 1 even without heat treatment. By combining heat treatment, the yield strength and tensile strength are significantly improved (compared to the undeformed and unheated aluminum alloy ingot, the yield strength and tensile strength are increased by almost 4 times and almost 3 times, respectively) and a high level of elongation (untreated aluminum alloy ingot) (more than a 4-fold increase compared to

실시예 2Example 2

본 실시예에서, 개질제가 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금 및 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 비교하여, 나머지 내용은 실시예 1과 동일하다.In this example, compared to Example 1, except that the modifier uses a combination of rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, and aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, the remaining contents are as in Example 1. Same as 1.

아래에서는 변형된 알루미늄 합금 용융물의 처리와 관련된 다른 부분만 다음과 같이 설명한다:Below, only other parts related to the processing of deformed aluminum alloy melts are described as follows:

4) 개질된 알루미늄 합금 블랭크 준비하기4) Preparing modified aluminum alloy blank

알루미늄-실리콘-마그네슘 합금, 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 합금 및 알루미늄-티타늄-붕소 모합금은 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금: 희토류 알루미늄 합금(희토류 알루미늄 합금의 정제 처리는 실시예 1의 것과 동일): 알루미늄-스트론튬 합금: 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 질량비가 99.4:0.2:0.2:0.2인 비율에 따라 제조된다.Aluminum-silicon-magnesium alloy, rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium alloy and aluminum-titanium-boron master alloy are: Aluminum-silicon-magnesium alloy: Rare earth aluminum alloy (purification treatment of rare earth aluminum alloy is the same as that of Example 1) Aluminum-strontium alloy: It is manufactured according to the mass ratio of aluminum-titanium-boron master alloy of 99.4:0.2:0.2:0.2.

그 후 다음과 같이 용융이 수행된다.Melting is then carried out as follows.

혼합: 위의 비율에 따라 위 1)의 처리 후 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금 용융물에서 온도가 740±5 ℃에서 제어되면 희토류 알루미늄 합금이 먼저 첨가된다.Mixing: In the aluminum-silicon-magnesium alloy melt after the treatment in 1) above according to the above ratio, the rare earth aluminum alloy is added first when the temperature is controlled at 740±5℃.

교반: 흑연 교반기는 희토류 알루미늄 합금이 첨가된 용융 용융물을 교반하는 데 사용되며, 교반 과정에서 균일한 교반이 필요하며 8분 동안 지속적으로 교반해야 한다;Stirring: The graphite stirrer is used to stir the molten melt added with rare earth aluminum alloy, and the stirring process requires uniform stirring and needs to be continuously stirred for 8 minutes;

보온: 교반 후 보온을 위해 온도를 735 ℃로 조절하고 보온 시간은 20 분으로 조절한다;Keeping warm: After stirring, adjust the temperature to 735℃ for keeping warm, and adjust the keeping time to 20 minutes;

정제: 보온이 끝난 후 아르곤을 투입한 후 알루미늄 물에 슬래그 제거제를 불어넣고 환기 시간을 15 분으로 제어한다;Refining: After warming, add argon, then blow slag remover into the aluminum water, and control the ventilation time to 15 minutes;

알루미늄-스트론튬 모합금 첨가: 0.2 % 알루미늄-스트론튬 모합금을 정제된 알루미늄 물에 첨가하고 녹을 때 저어주며 지속적으로 정제를 수행한다;Addition of aluminum-strontium master alloy: Add 0.2% aluminum-strontium master alloy to purified aluminum water, stir when dissolved, and continuously carry out purification;

균질화: 알루미늄-스트론튬 모합금이 완전히 녹은 후 온도를 740-760 ℃로 조절하고 3-8 분 동안 교반하여 균질화를 달성한다;Homogenization: After the aluminum-strontium master alloy is completely melted, adjust the temperature to 740-760℃ and stir for 3-8 minutes to achieve homogenization;

보온: 다음으로 보온 처리는 725-750 ℃에서 진행되며, 보온 시간은 15-30 분으로 조절된다;Insulating: Next, the insulating treatment is carried out at 725-750℃, and the insulating time is adjusted to 15-30 minutes;

정제제 첨가: 정제된 알루미늄 물에 0.2 % 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 첨가하고 녹을 때 교반하며 지속적으로 정제를 수행한다;Addition of refining agent: Add 0.2% aluminum-titanium-boron master alloy to purified aluminum water, stir when dissolved, and continuously carry out purification;

보온 및 방치: 정제 후 알루미늄 물은 보온 풀(pool)로 흐르고 온도를 710±3 ℃로 제어하면 알루미늄 물이 10±2분 동안 서 있는 후 알루미늄 물 표면의 슬래그와 불순물이 제거된다;Insulating and standing: After purification, the aluminum water flows into the insulating pool, and the temperature is controlled at 710±3℃, after the aluminum water stands for 10±2 minutes, the slag and impurities on the surface of the aluminum water are removed;

주조: 금형을 250-400 ℃에서 예열하면 위의 온도가 700 ± 5 ℃에서 제어되는 정제된 개질 알루미늄 합금을 금형에 주조하고 냉각 후 개질 알루미늄 합금 블랭크를 얻는다.Casting: Preheat the mold at 250-400 ℃, the above temperature is controlled at 700 ± 5 ℃, cast the refined modified aluminum alloy into the mold, and after cooling, obtain the modified aluminum alloy blank.

본 실시예에서 얻은 제품의 금속학적 구조 이미지는 실시예 1의 이미지와 유사한다. 자세한 내용은 본 명세서에서 설명하지 않는다.The metallurgical structure image of the product obtained in this example is similar to the image in Example 1. Details are not described in this specification.

표 2는 실시예 2의 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 기계적 특성 평가 결과이다. Table 2 shows the mechanical property evaluation results of the high-strength composite modified aluminum alloy part of Example 2.

기계적 특성mechanical properties 개질 전Before reformation 개질 합금 2Modified Alloy 2 실시예 2Example 2 인장 강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 130±3.5130±3.5 200±5.5200±5.5 300±5300±5 항복 강도(MPa)Yield strength (MPa) 65±5.565±5.5 95±4.295±4.2 235±5235±5 연신율(%)Elongation (%) 3±0.253±0.25 16.6±0.3516.6±0.35 8.4±0.358.4±0.35

개질된 합금 2는 열처리 없이 개질한 후의 블랭크를 나타낸다.Modified alloy 2 represents the blank after modification without heat treatment.

표 2를 통해 실시예 2의 열처리를 사용해도 실시예 1과 유사한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.Table 2 shows that similar results to Example 1 can be obtained even if the heat treatment of Example 2 is used.

동시에, 실시예 2와 비교하여, 희토류 알루미늄 합금 및 알루미늄-스트론튬 모합금을 먼저 용융하여 복합 희토류 알루미늄 합금을 제조하고, 복합 희토류 알루미늄 합금을 개질하여 얻은 복합 개질 알루미늄 합금 부분이 더 높은 종합적인 기계적 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.At the same time, compared with Example 2, the composite rare earth aluminum alloy was prepared by first melting the rare earth aluminum alloy and the aluminum-strontium master alloy, and the composite modified aluminum alloy portion obtained by modifying the composite rare earth aluminum alloy had higher comprehensive mechanical properties. It can be seen that it has .

실시예 3Example 3

이 실시예에서는 실시예 1과 비교하여 A356 대신 ZL111을 사용하는 것을 제외하고 나머지 내용은 동일한다.In this embodiment, compared to Example 1, the rest of the contents are the same except for using ZL111 instead of A356.

구체적인 준비는 실시예 1을 참조할 수 있다. 자세한 내용은 본 명세서에서 생략한다.For specific preparation, please refer to Example 1. Detailed information is omitted from this specification.

또한 ZL111 알루미늄 합금(개질 전), 개질 후 블랭크(개질 합금 3), 열처리 후 부품(실시예 3)의 기계적 특성을 평가한다. 평가 결과는 아래 표 3에 나와 있다.Additionally, the mechanical properties of the ZL111 aluminum alloy (before modification), the blank after modification (Reformed Alloy 3), and the part after heat treatment (Example 3) were evaluated. The evaluation results are shown in Table 3 below.

표 3은 실시예 3의 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품의 기계적 특성 평가 결과이다.Table 3 shows the mechanical property evaluation results of the high-strength composite modified aluminum alloy part of Example 3.

기계적 특성mechanical properties 개질 전Before reformation 개질 합금 3modified alloy 3 실시예 3Example 3 인장 강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 160±4.5160±4.5 240±5240±5 350±5350±5 항복 강도(MPa)Yield strength (MPa) 75±4.575±4.5 120±5120±5 240±5240±5 연신율(%)Elongation (%) 3±0.253±0.25 15±0.515±0.5 10±0.3510±0.35

표 3을 통해 실시예 1 및 2의 열처리를 사용하여 실시예 3의 열처리를 사용하여 실시예 1 및 2와 유사한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 제조 공정은 공융 알루미늄 합금에도 적용 가능하며, 더 나은 강도 및 더 높은 인성을 얻을 수 있다.이상의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예이다. 당업자에게는 본 발명에 개시된 원리를 벗어나지 않으면서 다양한 개선 및 개질이 이루어질 수 있으며, 이러한 개선 및 개질 또한 본 발명의 보호 범위 내에서 고려되어야 한다는 점에 유의해야 한다.Table 3 shows that similar results to Examples 1 and 2 can be obtained by using the heat treatment of Examples 1 and 2 and by using the heat treatment of Example 3. That is, the manufacturing process of the present invention is also applicable to eutectic aluminum alloy, and better strength and higher toughness can be obtained. The above description is a preferred embodiment of the present invention. Those skilled in the art should note that various improvements and modifications can be made without departing from the principles disclosed in the present invention, and such improvements and modifications should also be considered within the protection scope of the present invention.

Claims (7)

S1단계, 알루미늄 합금 용융물을 제공하는 단계;
S2단계, 개질제를 제공하는 단계, 상기 개질제는 개질된 알루미늄 합금 용융물 전체의 0.4-0.6wt%를 차지하고, 상기 개질제는 복합 희토류 알루미늄 합금 및 알루미늄-티타늄 모합금 또는 복합 희토류 알루미늄 합금 및 알루미늄-티타늄-붕소 모합금의 조합이고, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금은 스트론튬, 티타늄 또는 티타늄 붕소 및 희토류 금속을 포함하고, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금 중 희토류 금속:스트론튬:티타늄 또는 티타늄 붕소의 총량의 질량비는 1:(0.1-1.2):(0.1-1.2)이고,
상기 복합 희토류 알루미늄 합금의 희토류 금속은 란타늄, 세륨 및 이트륨 중 어느 하나 이상이며;
상기 복합 희토류 알루미늄 합금을 제조하는 단계는,
S211 단계, 상기 알루미늄 용융물을 제공하는 단계;
S212단계, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금 및 희토류 알루미늄 모합금을 제공하는 단계이며, 상기 희토류 알루미늄 모합금에 포함된 희토류 금속은 란타늄, 세륨, 및 이트륨 중 선택된 1종 이상이고; 및
S213 단계, 불활성 가스 분위기 하에서, 상기 희토류 알루미늄 합금, 알루미늄-스트론튬 모합금, 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 알루미늄 용융물에 순차적으로 첨가하여 용융시켜 복합 희토류 알루미늄 합금을 얻는 단계;를 포함하고,
S3 단계, 불활성 가스 분위기 하에서 상기 알루미늄 합금 용융물에 개질제를 첨가하고 용융시켜 개질된 알루미늄 합금 용융물을 얻는 단계;
S4 단계, 상기 개질된 알루미늄 합금 용융물을 이용하여 주조를 수행하여 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 얻는 단계; 및
S5 단계, 상기 개질된 알루미늄 합금 블랭크에 열처리를 수행하며, 상기 열처리는,
상기 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 530-550 ℃로 가열하고 100-300분 동안 유지하는 용체화 처리;
상기 용체화 처리 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 60-70 ℃ 수조에 넣고 물로 2-4분 동안 담금질하는 물 담금질 처리; 및
상기 물 담금질 처리 후 개질된 알루미늄 합금 블랭크를 150-165 ℃에서 120-280분 동안 유지한 다음 110-130 ℃로 추가 냉각하고 30-120분 동안 유지한 후 상온으로 자연 냉각하여 고강도 복합 개질 합금 부품을 얻는 에이징 처리;를 포함하는 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.
Step S1, providing an aluminum alloy melt;
Step S2, providing a modifier, the modifier accounts for 0.4-0.6 wt% of the total modified aluminum alloy melt, and the modifier is a composite rare earth aluminum alloy and aluminum-titanium master alloy or a composite rare earth aluminum alloy and aluminum-titanium- It is a combination of a boron master alloy, and the composite rare earth aluminum alloy includes strontium, titanium or titanium boron and a rare earth metal, and the mass ratio of the total amount of rare earth metal:strontium:titanium or titanium boron in the composite rare earth aluminum alloy is 1:(0.1 -1.2):(0.1-1.2),
The rare earth metal of the composite rare earth aluminum alloy is any one or more of lanthanum, cerium, and yttrium;
The step of manufacturing the composite rare earth aluminum alloy is,
Step S211, providing the aluminum melt;
Step S212, providing an aluminum-strontium master alloy, an aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy, and a rare earth aluminum master alloy, and the rare earth metal contained in the rare earth aluminum master alloy is selected from lanthanum, cerium, and yttrium. It is one or more types; and
Step S213, under an inert gas atmosphere, sequentially adding and melting the rare earth aluminum alloy, aluminum-strontium master alloy, aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron mother alloy to the aluminum melt to obtain a composite rare earth aluminum alloy; do,
Step S3, adding a modifier to the aluminum alloy melt under an inert gas atmosphere and melting it to obtain a modified aluminum alloy melt;
Step S4, performing casting using the modified aluminum alloy melt to obtain a modified aluminum alloy blank; and
Step S5, heat treatment is performed on the modified aluminum alloy blank, and the heat treatment includes,
solution heat treatment in which the modified aluminum alloy blank is heated to 530-550° C. and held for 100-300 minutes;
Water quenching treatment in which the modified aluminum alloy blank after the solution treatment is placed in a water bath at 60-70°C and quenched with water for 2-4 minutes; and
After the water quenching treatment, the modified aluminum alloy blank is maintained at 150-165 ℃ for 120-280 minutes, then further cooled to 110-130 ℃, maintained for 30-120 minutes, and then naturally cooled to room temperature to produce high-strength composite modified alloy parts. Aging treatment to obtain a method for manufacturing high-strength composite modified aluminum alloy parts, including:
청구항 1에 있어서, 상기 S1 단계는,
알루미늄 합금 잉곳을 제공하는 단계;
상기 알루미늄 합금 잉곳 표면의 산화물 스케일층을 제거하고 세척 및 건조하는 단계; 및
상기 건조된 알루미늄 합금 잉곳를 용융 시키고, 정제 및 슬래그를 제거하여 알루미늄 합금 용융물을 얻는 단계;를 포함하고,
상기 알루미늄 합금 잉곳의 조성은 아공융 알루미늄 합금 또는 공융 알루미늄 합금인, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein step S1,
providing an aluminum alloy ingot;
Removing the oxide scale layer on the surface of the aluminum alloy ingot, washing and drying; and
It includes the step of melting the dried aluminum alloy ingot and removing the purification and slag to obtain an aluminum alloy melt,
A method of manufacturing a high-strength composite modified aluminum alloy part, wherein the composition of the aluminum alloy ingot is hypoeutectic aluminum alloy or eutectic aluminum alloy.
청구항 1에 있어서, 상기 S3단계는,
S310 단계, 상기 복합 희토류 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 용융물에 첨가하여 용융시켜 제4 균질 혼합 용융물을 얻는 단계; 및
S320 단계, 상기 알루미늄-티타늄 또는 알루미늄-티타늄-붕소 모합금을 제4 균질 혼합 용융물에 첨가하고 계속해서 용융시켜 변성 알루미늄 합금을 얻는 단계를 포함하는, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein step S3,
Step S310, adding the composite rare earth aluminum alloy to the aluminum alloy melt and melting it to obtain a fourth homogeneous mixed melt; and
Step S320, adding the aluminum-titanium or aluminum-titanium-boron master alloy to the fourth homogeneous mixed melt and continuing to melt to obtain a modified aluminum alloy. A method of producing a high-strength composite modified aluminum alloy part.
청구항 1에 있어서, 상기 S5단계에서 용체화 처리의 승온 속도는 1.5-3 ℃/분으로 조절되고, 유지 시간은 120-180분 이내로 조절되는 것인, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein the temperature increase rate of the solution treatment in step S5 is adjusted to 1.5-3 °C/min, and the holding time is adjusted to within 120-180 minutes. 청구항 1에 있어서, 상기 용체화 처리, 물 담금질 처리 및 에이징 처리는 연속 처리이고,
상기 수조는 순환 수조이며, 상기 물 담금질 처리 후 에이징 처리가 수행되기 전에 주조 알루미늄 합금 블랭크의 온도는 55 ℃ 이상으로 유지되는 것인, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the solution treatment, water quenching treatment and aging treatment are continuous treatments,
The water bath is a circulating water bath, and the temperature of the cast aluminum alloy blank is maintained above 55°C after the water quenching treatment and before the aging treatment is performed.
청구항 1에 있어서, 상기 에이징 처리 단계는 2-5 ℃/분의 냉각 속도로 온도를 150-165 ℃에서 110-130 ℃까지 냉각시키는 것인, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein the aging treatment step cools the temperature from 150-165° C. to 110-130° C. at a cooling rate of 2-5° C./min. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 얻어지고, 인장 강도는 300 MPa 이상이고, 항복 강도는 230 MPa 이상이고, 연신율은 6 % 이상인, 고강도 복합 개질 알루미늄 합금 부품.



A high-strength composite modified aluminum alloy part obtained by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, and having a tensile strength of 300 MPa or more, a yield strength of 230 MPa or more, and an elongation of 6% or more.



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CN118291818B (en) * 2024-06-05 2024-08-23 湘潭大学 Al-Ti-B-Cr-Ce intermediate alloy and preparation method and application thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1014328B (en) * 1988-03-31 1991-10-16 华东工学院 Process of producing mixed sare earth-aluminium cast alloy
US5076859A (en) * 1989-12-26 1991-12-31 Aluminum Company Of America Heat treatment of aluminum-lithium alloys
CN103938004B (en) * 2014-05-06 2016-03-23 东南大学 A kind of nearly eutectic casting aluminum silicon alloy organizational controls method
CN104561690B (en) * 2015-01-26 2017-01-18 上海交通大学 High-plasticity cast aluminum alloy and extrusion casting preparation method thereof
CN104630578B (en) * 2015-01-26 2018-04-17 上海交通大学 High plasticity alloy cast aluminum and its gravitational casting preparation method
CN105463269B (en) * 2015-12-01 2018-07-03 上海交通大学 High-strength, highly corrosion resistant cast aluminium alloy gold and its compression casting preparation method
CN105441737A (en) * 2015-12-01 2016-03-30 上海交通大学 High-strength high-corrosion-resistance cast aluminum alloy and gravity casting manufacturing method thereof
CN108467979B (en) * 2018-06-25 2020-12-29 上海交通大学 Metal mold gravity casting aluminum alloy material and preparation method thereof
CN110643862A (en) * 2019-10-25 2020-01-03 安徽镁美科技有限公司 Aluminum alloy for new energy automobile battery shell and pressure casting preparation method thereof
CN112143945B (en) * 2020-09-23 2021-12-17 上海耀鸿科技股份有限公司 High-strength and high-toughness cast aluminum-silicon alloy containing multiple composite rare earth elements and preparation method thereof
CN112522554A (en) * 2020-11-19 2021-03-19 保定市立中车轮制造有限公司 Rare earth aluminum alloy and preparation method thereof
CN114277271B (en) * 2021-12-27 2022-09-30 连云港星耀材料科技有限公司 High-strength composite modified aluminum alloy product and preparation method thereof

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