一种用于A356.2铝合金的高效变质剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备A356.2铝合金的变质剂的方法及使用该变质剂来精炼铝合金的方法。所述的制备变质剂的方法包括：(1)提供Al‑RE合金；(2)将所述的Al‑RE合金融化，并且在700‑750℃下保温，保温时间不得小于5分钟；(3)向融体中通入氮气除气；以及(4)将融体急冷来得到中间合金。本发明专利技术的技术方案提供了新型的铝合金变质剂的制备方法及变质方法，利用该方法能够使该变质剂实现显著的变质效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于A356.2铝合金的高效变质剂及制备方法
本专利技术属于铝合金材料熔炼与加工领域，特别涉及一种变质剂的制备方法，及其在A356.2铝合金中的使用方法。
技术介绍
铝合金由于其材质轻、强度高、伸缩率高弹性好等优点被认为是当前汽车实现轻量化的重要原材料。其中，A356.2铝合金是汽车铸造产品中常见的材料之一。A356.2铝合金中Si的质量含量为6.5％-7.5％，保证了材料具备较高的强度与流动性，有利于增强铸造过程铝液的充型能力，减少补缩不足带来的问题。由于Si含量加高，A356.2铝合金一般必须经过变质处理来达到共晶硅细化效果，共晶硅的细化对汽车零部件产品的强度、延伸率、疲劳等性能有着重要的影响。目前，在A356.2铝合金中最为常用的变质剂是Al-Sr中间合金。该种合金变质效果明显且可持续时间较长。但在实际铸造过程中，Al-Sr变质剂的变质效果对冷速较为敏感，当冷速较低时，变质作用减弱，例如铸造车轮中轮缘与轮辐部位由于冷速不同，变质差异可能会较大。另外，Sr元素容易烧损，铝液中的Sr含量很难定量控制，而且，Sr元素容易吸气，铝液如果停留过长，在铸造过程中容易带来缩孔等缺陷。稀土元素(Re)在铝合金中的细化变质作用一直是研究热点，许多稀土元素具备细化变质作用，但效果参差不齐，目前Eu的变质作用最为明显，但昂贵的价格限制了其在铝合金中的广泛应用。我国是稀土产量最大的国家，随着稀土行业的蓬勃发展，含轻稀土元素镧(La)、铈(Ce)等副产品大量堆积，导致这些稀土产品的成本急剧下降，并有望大量应用于铝合金材料中。就目前来说，这些轻稀土元的细化变质效果仍然不理想，加强这些稀土元素的细化变质作用成为解决问题的关键。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种变质剂及精炼方法，从而明显加强稀土元素对A356.2铝合金的变质效果，铸锭后共晶硅尺寸有明显减小，形态为纤维状与颗粒状，明显优于未使用该方法的Al-RE(RE选自La，Ce，Y，Yb，Eu)的变质效果。为了实现以上的专利技术目的，本专利技术提供了一种中间合金的制备方法，其特征在于：在铸造ARW中间合金过程中，加快其冷却过程，使RE在Al中充分固溶，并且所析出的含RE相细小，均匀。在本专利技术的一个方面，提供了一种制备A356.2铝合金的变质剂的方法，所述的方法包括：(1)提供Al-RE合金；(2)将所述的Al-RE合金融化，并且在700-750℃下保温，保温时间不得小于5分钟；(3)向融体中通入氮气除气；以及(4)将融体急冷来得到中间合金。在本专利技术优选的方面，在步骤(1)中，所述的RE选自La，Ce，Y，Yb和Eu。在本专利技术优选的方面，在100重量份的Al-RE合金中含有7-10重量份的RE。在本专利技术优选的方面，在步骤(2)中，在融化合金之前，模具均于300℃保温2小时以上。在本专利技术优选的方面，在步骤(2)中，所保持的温度是735摄氏度。在本专利技术优选的方面，在步骤(2)中，还包括在Al-RE合金融体中加入合金总重量0.2％的清渣剂的步骤。在本专利技术优选的方面，在步骤(3)中，氮气除气10min，气体流量1L/min。在本专利技术优选的方面，在步骤(4)中，当熔体温度>637℃时，冷却速度不得低于60℃/s，当熔体温度在637℃和350℃之间时，冷却速度不得低于30℃/s。在本专利技术的其他方面，还提供了按照前文所述的方法制备的细化剂。使用前文所述的变质剂来精炼A356.2铝合金中的方法，所述的方法包括步骤：(1)A356.2铝合金熔化后，保持温度于725-745℃；(2)在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.1-0.2份的所述变质剂，并且搅拌均匀。在本专利技术优选的方面，在步骤(1)中，在融化合金之前，模具均于300℃保温2小时以上。在本专利技术优选的方面，在步骤(1)中，所保持的温度是735摄氏度。在本专利技术优选的方面，在步骤(1)中，在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.2份的所述变质剂。在本专利技术优选的方面，所述的方法还包括在步骤(2)后通入氮气除气10min的步骤，气体流量1L/min。在本专利技术优选的方面，在精炼完毕的铝合金中，以重量计100份A356.2铝合金中Mg含量不得低于0.3份。本专利技术通过在A356.2铝合金加入少量的ARW变质剂来获得细小的球状共晶硅颗粒。本专利技术的技术方案提供了新型高效变质剂的制备方法及其在A356合金的使用方法，利用该方法所制备的变质剂可以在A356合金中实现显著的变质效果，具体表现为共晶硅绝大部分为纤维状与颗粒状。所述的变质剂与制备前材料的成分一致，依然为Al-RE中间合金，经过急冷处理后，组织形貌发生变化，变质能力显著提高。本专利技术的技术方案提供了新型的铝合金变质剂的制备方法及变质方法，利用该方法能够使该变质剂实现显著的变质效果。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，金相观察采用ZEISSAxioObserverA1m金相显微镜，其中：图1：实施例1的方法得到的ARW合金的金相照片与原材料Al-10Ce的金相照片；图2：实施例2的方法得到的铝合金锭的铸态的金相照片；图3：实施例3的方法得到的铝合金锭的铸态的金相照片；具体实施方式实施例1所制备的中间合金(命名为ARW)的主要元素依然为Al、RE，所含RE相大部分为点状，颗粒状，短杆状，且分布均匀，如图1所示。具体地：直接观察原材料Al-10Ce合金金相组织(见图1a)。将Al-Ce合金锭放置在铁坩埚中，铁坩埚放于石墨坩埚炉中，待合金熔化并保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min，气体流量1L/min。精炼完成后，降温到715℃静置5min，将铁坩埚直接放入水中，水温为24℃，将冷却后的合金取出并观察金相组织(见图1b)。从金相照片中可以看出，急冷后合金金相组织发生了明显变化，含稀土的化合物呈现短杆状，粒状，组织细小。原材料稀土合金中含稀土的化合物呈现长杆状，块状，组织粗大。实施例2将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的原材料Al-10Ce，搅拌均匀后加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min，气体流量1L/min。精炼完成后，降温到715℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图2)，此外为避免冷速掩盖变质结果，模具温度均于300℃保温2小时以上。从金相照片中可以看出，在使用原材料Al-10Ce作为变质剂的情况下，共晶硅呈现长针状、粗杆状、块等，这表明少量的原材料Al-10Ce几乎没有变质效果。实施例3将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的ARW变质剂，搅拌均匀后加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min，气体流量1L/min。精炼完成后，降温到715℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图3)，此外为避免冷速掩盖变质结果，模具温度均于300℃保温2小时以上。从金相照片中可以看出，在使用ARW变质剂的情况下，共晶硅主要呈现纤维状。这表明ARW变质剂的变质效果优于原材料Al-10Ce。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备A356.2铝合金的变质剂的方法，所述的方法包括：(1)提供Al‑RE合金；(2)将所述的Al‑RE合金融化，并且在700‑750℃下保温，保温时间不得小于5分钟；(3)向融体中通入氮气除气；以及(4)将融体急冷来得到中间合金；优选地，在步骤(1)中，所述的RE选自La，Ce，Y，Yb和Eu；或者优选地，在100重量份的Al‑RE合金中含有7‑10重量份的RE；或者优选地，在步骤(2)中，所保持的温度是735摄氏度。

【技术特征摘要】
1.一种制备A356.2铝合金的变质剂的方法，所述的方法包括：(1)提供Al-RE合金；(2)将所述的Al-RE合金融化，并且在700-750℃下保温，保温时间不得小于5分钟；(3)向融体中通入氮气除气；以及(4)将融体急冷来得到中间合金；优选地，在步骤(1)中，所述的RE选自La，Ce，Y，Yb和Eu；或者优选地，在100重量份的Al-RE合金中含有7-10重量份的RE；或者优选地，在步骤(2)中，所保持的温度是735摄氏度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，在融化合金之前，模具均于300℃保温2小时以上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，还包括在Al-RE合金融体中加入合金总重量0.2％的清渣剂的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，氮气除气10min，气体流量1L/min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，当熔体温度>637℃时，冷却速度不得低于60℃/s，当熔体温度在637℃和350℃之间时，冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴大勇，王立生，朱志华，刘春海，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13