一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法技术

本发明专利技术提供了一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法。本发明专利技术将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al‑Ti‑C‑Ce细化剂；将亚共晶铝硅合金熔体与亚共晶铝硅合金熔体质量0.5～2％Al‑Ti‑C‑Ce细化剂混合后进行浇注。本发明专利技术提供的方法将粉末状原料加工成密实的块体，再将混合粉末块体加入铝熔体中进行反应，保证了元素的充分反应，缩短了反应时间，更加节能；并且使用钛粉作为钛源，相比于传统的使用K2TiF6引入钛源的方法来说，在制备过程中不会产生氟化气体，不会产生环境污染，更环保。

A method of refinement and modification of Hypoeutectic Al Si alloy

The invention provides a method for refining and modifying hypoeutectic Al Si alloy. In the invention, aluminum powder, titanium powder, carbon powder and Ce2O3 powder pressed into powder block; the metal aluminium is heated to melt completely, get molten aluminum; the mixed powder block is pressed into the pouring molten aluminum in the thermal explosion reaction, Al Ti C Ce thinning agent is obtained; the hypoeutectic Al Si alloy melt and hypoeutectic Al Si alloy melt 0.5 ~ 2%Al Ti C Ce mixed refining agent for casting. The present invention provides a method for the processing of raw materials into powder compacting block, then the block is added into the reaction mixture powder in molten aluminum, to ensure the full response elements, shorten the reaction time, more energy saving; and the use of titanium powder as titanium source, compared with the traditional method of using K2TiF6 into the titanium source and in the preparation process does not produce fluorinated gases, will not produce environmental pollution, environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法
本专利技术涉及一种合金细化
，特别涉及一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法。
技术介绍
亚共晶Al-Si合金由于具有密度小、优异的铸造性能等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、摩托车以及其它运载工具上。亚共晶Al-Si合金组织中主要有初生α-Al相和共晶Si，其中α-Al相呈粗大的枝晶状，共晶Si相以粗大的针状或者板条状析出，存在对基体的割裂作用，严重的影响了合金的力学性能，致使Al-Si系合金的力学性能特别是延伸率不高，韧性不够好。在合金中添加晶粒细化剂不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。近年来随着对铝合金细化剂的研究，已开发出用于细化铝合金的Al-Ti-C晶粒细化剂。Al-Ti-C晶粒细化剂中形成的TiC粒子因尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与Al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。但由于C在Al中的润湿性较差，制备十分困难，通过强烈搅拌或者高温反应制备Al-Ti-C晶粒细化剂，制备成本较高，限制了Al-Ti-C晶粒细化剂在铝合金细化中的应用。福州大学王连登等人将稀土氧化物Ce2O3替代单一稀土元素Ce加入到Al-Ti-C合金中，制备出了Al-Ti-C-Ce细化剂用于细化金属铝，但其制备过程中使用了K2TiF6，在制备过程产生大量氟化物气体，对环境的污染较大，且制备过程中原料的预热和保温时间较长，能耗高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法。本专利技术提供的亚共晶铝硅合金细化变质的方法步骤简单、能耗低、不产生环境污染。本专利技术提供了一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法，包括以下步骤：将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Ce细化剂；将所述Al-Ti-C-Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Ce细化剂的质量为亚共晶铝硅合金熔体质量的0.5～2％。优选的铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比为1:0.2～0.8:0.1～0.6；优选的Ce2O3粉的质量为铝粉、钛粉和碳粉总质量的0.1～5％。优选的，所述铝粉的细度为200～300目；所述钛粉的细度为300～400目；所述碳粉的细度为400～500目；所述Ce2O3粉的细度为200～400目。优选的，所述压制的压力为50～60MPa。优选的，所述铝熔体的温度为780～820℃。优选的，所述混合粉末块体中钛粉的质量为铝粉和铝熔体总质量的4～6％。优选的，所述热爆反应的时间为1～3min。优选的，所述亚共晶铝硅合金熔体的温度为720～730℃。优选的，所述浇注前还包括将Al-Ti-C-Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合得到的产物进行保温；所述保温的时间为5～10min。优选的，所述保温后还包括精炼；所述精炼的温度为680～720℃；所述精炼的时间为3～5min。本专利技术提供了一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法，包括以下步骤：将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Ce细化剂；将所述Al-Ti-C-Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Ce细化剂的质量为亚共晶铝硅合金熔体质量的0.5～2％。本专利技术提供的方法将粉末状原料加工成密实的块体，再将混合粉末块体加入铝熔体中进行反应，保证了元素的充分反应，并且缩短了反应时间，更加节能；并且本专利技术提供的方法使用钛粉作为钛源，相比于传统的使用K2TiF6作为钛源的方法来说，在制备过程中不会产生氟化气体，不会产生环境污染，更环保。此外，本专利技术制备了Al-Ti-C-Ce细化剂对亚共晶铝硅合金进行细化变质，不仅对合金中的初生α-Al相具有细化作用，而且对共晶Si也具有良好的变质效果。实验结果表明，本专利技术提供的亚共晶铝硅合金细化变质的方法使亚共晶铝硅合金中的初生α-Al相明显细化和变小，由100～300μm细化为30～100μm；共晶Si相明显变小，由粗大的针状或者板条状变成短棒状或颗粒状，尺寸由50～30μm变质为5～10μm。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的Al-Ti-C-Ce细化剂的XRD图谱；图2为本专利技术实施例1中制备的Al-Ti-C-Ce细化剂的SEM图片；图3为本专利技术实施例1中细化变质后的亚共晶铝硅合金的显微组织图；图4为本专利技术实施例1中细化变质后的亚共晶铝硅合金SEM图片；图5为本专利技术对比例1中未细化变质的亚共晶铝硅合金的显微组织图；图6为本专利技术对比例1中未细化变质的亚共晶铝硅合金的SEM图片；图7为本专利技术实施例2中细化变质后的亚共晶铝硅合金SEM图片；图8为本专利技术实施例3中细化变质后的亚共晶铝硅合金SEM图片；图9为本专利技术实施例4中细化变质后的亚共晶铝硅合金SEM图片。具体实施方式本专利技术提供了一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法，包括以下步骤：将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Ce细化剂；将所述Al-Ti-C-Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Ce细化剂的质量为亚共晶铝硅合金熔体质量的0.5～2％。本专利技术将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体。在本专利技术中，所述铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比优选为1:0.2～0.8:0.1～0.6，更优选为1:0.4～0.6:0.2～0.3；所述Ce2O3粉的质量优选为铝粉、钛粉和碳粉总质量的0.1～5％，更优选为2～3％。在本专利技术中，所述铝粉的细度优选为200～300目，更优选为230～280目，最优选为240～250目；所述钛粉的细度优选为300～400目，更优选为330～360目，最优选为340～350目；所述碳粉的细度优选为400～500目，更优选为420～460目，最优选为430～440目；所述Ce2O3粉的细度优选为200～400目，更优选为250～350目，最优选为300～320目；所述Ce2O3粉的纯度优选为99.9％以上。本专利技术对所述铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术的实施例中，所述碳粉优选为石墨粉。本专利技术对所述铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备混合粉体的技术方案即可。在本专利技术中，所述压制的压力优选为50～60MPa，更优选为53～58MPa，最优选为54～55MPa；所述块体的尺寸优选为20～50mm×20～50mm，更优选为30～40mm×30～40mm。本专利技术对所述压制的时间没有特殊的限定，能够保证粉末压制成型即可。本专利技术将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体。在本专利技术中，所述铝熔体的温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃，最优选为800℃。在本专利技术中，所述金属铝的纯度优选为99.7％以上。得到混合粉末块体和铝熔体后，本专利技术将所述混合粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al‑Ti‑C‑Ce细化剂；将所述Al‑Ti‑C‑Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al‑Ti‑C‑Ce细化剂的质量为亚共晶铝硅合金熔体质量的0.5～2％。

【技术特征摘要】
1.一种亚共晶铝硅合金细化变质的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铝粉、钛粉、碳粉和Ce2O3粉混合后压制成混合粉末块体；将金属铝加热至完全熔化，得到铝熔体；将所述混合粉末块体压入所述铝熔体内进行热爆反应后浇注，得到Al-Ti-C-Ce细化剂；将所述Al-Ti-C-Ce细化剂与亚共晶铝硅合金熔体混合后进行浇注；所述Al-Ti-C-Ce细化剂的质量为亚共晶铝硅合金熔体质量的0.5～2％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝粉、钛粉和碳粉的摩尔比为1:0.2～0.8:0.1～0.6；所述Ce2O3粉的质量为铝粉、钛粉和碳粉总质量的0.1～5％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述铝粉的细度为200～300目；所述钛粉的细度为300～400目；所述碳粉的细度为400～500目；所述Ce2O3粉的细度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁万武，张海霞，赵文军，郭廷彪，李庆林，徐仰涛，夏天东，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62