一种Al-Si铸造合金用复合变质剂及其变质处理方法技术

本发明专利技术公开了一种Al

【技术实现步骤摘要】
一种Al
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Si铸造合金用复合变质剂及其变质处理方法


[0001]本专利技术属于铸造铝合金变质
，具体涉及一种Al
‑
Si铸造合金用复合变质剂及其变质处理方法。

技术介绍

[0002]亚共晶Al
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Si合金的力学性能与其组织中的共晶Si的形态紧密相关。在未经变质处理的亚共晶Al
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Si合金组织中，共晶Si通常以粗大的针/片状形态出现，严重割裂基体，同时容易产生应力集中和共晶Si相断裂，从而使合金的力学性能，尤其是强韧性大大降低。共晶Si的变质处理是通过在铸造过程中添加特定的变质剂来改变共晶Si形貌和尺寸的过程，即，使共晶Si由粗大的针/片状变成细小的纤维/颗粒状，以消除对Al基体割裂作用，并且经变质后的合金的力学性能，尤其是强韧性得到显著提高。
[0003]在目前的实际生产中，化学变质法操作简单、工艺成熟、变质效果稳定可靠，成本较低、应用广泛。其中，Sr是亚共晶Al
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Si合金中最常见也是应用最广泛的共晶Si变质剂。通常，Sr元素以Al
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Sr中间合金的形式加入熔体中，能使共晶Si形貌由粗大的针/板状转变为细小的细纤维状。Sr的变质有效期长，重熔变质效果好。但是，Sr变质的潜伏期较长，吸气倾向严重，合金易产生疏松，使致密性下降。并且，其变质过后的Al液不能用氯气，氯化物精炼。Sr还对铸件的冷却速度十分敏感，冷却速度较慢时也会降低Sr的变质效果。
[0004]另外，Ca有类似于Sr的变质作用，是一种理想的变质剂，能显著改善共晶Si的形貌和尺寸，对合金的力学性能有着重要的影响。Ca不仅能够改变Al
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Si合金组织外，而且还会影响其流动性。变质所需的Ca含量取决于冷速，较高的冷速下所需的Ca含量较低，但在较低冷速下，Ca含量应有所提高，不过Ca变质效果依然很难达到较高的变质标准，且Ca过量时会出现“过变质”现象。
[0005]因此，如何有效的改变亚共晶Al
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Si合金中的共晶Si的大小、形状及分布，使之转变为有利的形态，是提高该合金的强韧性的关键问题之一。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种Al
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Si铸造合金用复合变质剂及其变质处理方法，本专利技术的方法成本低廉、简单高效，不仅消除了针状或片状共晶Si，还有效解决了气孔、疏松等铸造缺陷，从而提高亚共晶Al
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Si铸造合金的力学性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术公开了一种Al
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Si铸造合金用复合变质剂，所述复合变质剂包括Al
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Sr中间合金和Al
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Ca中间合金；
[0008]所述Al
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Si铸造合金和复合变质剂质量比为100：(0.001～2)；所述Al
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Si铸造合金和Al
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Sr中间合金的质量比为100：(0.001～1.2)，Al
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Si铸造合金和Al
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Ca中间合金的质量比为100：(0.001～1.2)；
[0009]进一步地，所述Al
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Sr中间合金和Al
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Ca中间合金均先被破碎而后球磨，球磨粒度为150～300目；
[0010]本专利技术提供了一种Al
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Si铸造合金的变质处理方法，具体包括以下工艺步骤：
[0011](1)对Al
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Si铸造合金进行精炼处理，然后将复合变质剂加入精炼后的Al
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Si铸造合金中，进行变质处理，得到熔体；
[0012](2)将步骤(1)中的熔体进行搅拌，得到变质后的熔体；
[0013](3)将步骤(2)中变质后的熔体浇铸到铸模，冷却至室温，成锭，得到变质后的Al
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Si铸造合金。
[0014]步骤(1)中所述Al
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Si铸造合金的化学成分按质量百分比含Si8.5～10％，Mg0.3～0.4％，Mn0～0.4％，Fe0.1～0.3％，Cu0.1～0.4％，Zn0.1～0.3％，Ti0～0.15％，Zr0.1～0.3％，其余为Al与不可避免的杂质；
[0015]步骤(1)中所述的进行精炼处理为，向熔体中通入高纯Ar气，压强为0.15～0.25MPa，通气时间为5～15min，所述的高纯Ar气的纯度不低于99.99％；
[0016]步骤(1)中所述变质处理的变质温度为700～720℃，变质时间为5～60min；
[0017]步骤(2)中所述的搅拌的速度为100～300r/min，搅拌的时间为5～15min；
[0018]步骤(3)中浇铸温度为700～730℃，铸模的冷却速度为10～100℃/s；
[0019]步骤(3)中所述的变质后的Al
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Si铸造合金中Sr和Ca的元素质量百分比分别为0.001～0.06％和0.001～0.06％，所述的Sr和Ca的元素质量百分比之和为0.001～0.1％；
[0020]步骤(3)中经所述的变质后的Al
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Si铸造合金的组织均匀致密，气孔、疏松得到充分改善，组织中的共晶Si显著球化、颗粒化，平均尺寸为1～7μm。
[0021]本专利技术的一种Al
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Si铸造合金用复合变质剂及其变质处理方法，具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术的复合变质剂，减少了吸气倾向，净化了熔体，增强了共晶Si的变质效果，且变质效果稳定、长效；
[0023](2)本专利技术的复合变质处理方法，简单高效、成本低廉，污染较小，较为环保，适宜大量推广。
附图说明
[0024]图1是未变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0025]图2为本专利技术实施例1中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0026]图3为本专利技术实施例1中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金内部质量图；
[0027]图4为本专利技术实施例2中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0028]图5为本专利技术实施例3中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0029]图6为本专利技术实施例4中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0030]图7为本专利技术实施例5中的复合添加0.04％Sr和0.02％Ca变质的Al
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Si铸造合金金相组织图；
[0031]图8为本专利技术实施例6中的复合添加0.02％Sr和0.04本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Al
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Si铸造合金用复合变质剂，其特征在于，所述复合变质剂包括Al
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Sr中间合金和Al
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Ca中间合金；所述Al
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Si铸造合金和复合变质剂质量比为100：(0.001～2)；所述Al
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Si铸造合金和Al
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Sr中间合金的质量比为100：(0.001～1.2)，Al
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Si铸造合金和Al
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Ca中间合金的质量比为100：(0.001～1.2)。2.根据权利要求1所述的Al
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Si铸造合金用复合变质剂，其特征在于，所述Al
‑
Sr中间合金和Al
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Ca中间合金均需被破碎而后球磨，所述球磨粒度为150～300目。3.一种权利要求1～2所述的Al
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Si铸造合金用复合变质剂的变质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对Al
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Si铸造合金进行精炼处理，然后将复合变质剂加入精炼后的Al
‑
Si铸造合金中，进行变质处理，得到熔体；(2)将步骤(1)中的熔体进行搅拌，得到变质后的熔体；(3)将步骤(2)中变质后的熔体浇铸到铸模，冷却至室温，成锭，得到变质后的Al
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Si铸造合金。4.根据权利要求3所述的Al
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Si铸造合金用复合变质剂的变质处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述Al
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Si铸造合金的化学成分按质量百分比含Si8.5～10％，Mg0.3～0.4％，Mn0～0.4％，Fe0.1～0.3％，Cu...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，邹晶，付金程，余创，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：