复合变质细化铝合金铸态组织的方法技术

本发明专利技术公开了一种复合变质细化铝合金铸态组织的方法，本发明专利技术先对铝合金进行熔炼、去渣、除气，其铝合金熔体熔化温度范围为695℃～740℃，复合变质的温度范围为500℃～740℃，作为细化剂的Al-5Ti-1B加入温度范围为695℃～740℃，Al-5Ti-1B按铝合金熔液总质量的0.05%～3%的量进行添加，然后对添加有细化剂的铝合金熔液中通入频率为30～50Hz、电流密度为100A/cm2～1200A/cm2的脉冲电流，其通电时间为30秒～500秒，待通电完成且铝合金熔液自然冷却凝固后，即可获得铸态组织均匀、细小的硬质铝合金铸锭（铸件）成品。本发明专利技术不仅具有能有效改善铝合金铸态组织形貌及合金元素偏析的优点，而且还具有工艺简单、操作方便、制作成本较低等优点，采用本发明专利技术能明显地提高现有的铝合金铸锭（铸件）产品质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于金属合金制造

技术介绍
铝合金铸造过程中，根据铸锭的凝固特点，往往在铸锭次表层向内形成粗大的枝晶组织，剩余的低熔点液相往往吸附在枝晶组织之间，形成枝晶偏析，造成铸锭的组织、成分均不均匀的现象，对铸锭的性能造成极大影响。一方面，由于铝合金铸锭组织成分的不均匀，使得铸锭浇铸过程中承受的应力水平下降，铸锭或铸件冷却过程中热应力使得铸锭或铸件发生变形、开裂，造成严重生产事故；另一方面，即便铸锭成型，在下一步的深加工过程 中，使得铸锭加工困难，废品率上升。所以控制铸锭或铸件微观组织，改善铝合金中的成份偏析有着重大的意义。现阶段改善金属组织偏析的方法大体分为改进铸造操作工艺、化学方法、物理方法等种方法。铸造阶段的熔体搅拌、熔体静置时间、浇注温度、浇注速度等工艺均会影响到铸件的偏析程度，但是随着材料科学的进步，此种仅在操作工艺上的改进已不能满足高效率产业化和高质量铝合金的要求；化学方法即在铝合金熔炼过程中添加化学元素，通过变质处理的方法来控制偏析现象，此种方法虽能一定程度上抑制偏析，但是根据大量文献和实际应用资料，在熔炼阶段添加变质剂时一定程度上会给合金带入新的杂质元素，使铸件形成新的夹杂；物理方法主要集中在对合金熔体施加磁场、超声波、振动等外加场强，促使合金内部溶质元素发生再分配的现象，从而改善偏析，此种方法近年来已得到广泛关注，但是在实际应用中由于这些工艺对设备条件要求、能量耗费极高，亦带来了高额的成本问题。使用脉冲电流改善铝合金组织技术属于物理方法范畴，最早于上世纪80年代才开始被首次提出，并得出此种技术可以细化组织的结论，但其效果并不太明显。上述的每一种方法均有其优点，但也有其缺点，如化学处理带来的铝液污染，物理方法所带来的高耗能及设备成本投入等。所以现有的细化铝合金铸态组织的方法都不太理本巨o
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能有效改善铝合金铸态组织形貌及合金元素偏析、并且工艺简单、操作方便、制作成本较低、产品质量较高的，以克服现有技术的不足。本专利技术是这样实现的本专利技术的一种为，该方法包括现有的铝合金铸锭，并按常规方式进行铝合金熔炼、去渣、除气后得熔融态的铝合金，在铝合金为熔融态时，使铝合金熔体的温度为695°C 740°C，然后按铝合金熔体总质量的0. 05% 3%的量添加进作为细化剂的Al-5Ti-lB，然后对添加有细化剂的铝合金熔液通入频率为30 50Hz、电流密度为100 A/cm2 1200A/cm2的脉冲电流，其通电时间为30秒 500秒，待通电完成且铝合金熔液自然冷却凝固后，即可制得复合变质细化铝合金铸态组织的铝合金铸锭成品。上述现有的招合金铸锭为Al-Zn-Mg-Cu系硬质招合金铸锭或铸件。由于采用了上述技术方案，通过本专利技术获得的铝合金铸锭的组织是以等轴晶为主，其CiuFe元素的枝晶偏析情况大幅减轻。经试验表明，本专利技术通入电脉冲及添加细化剂后能抑制二次枝晶的生长，并能有效改善7000系列铝合金的铸造组织的形貌，其经本专利技术处理后的铝合金基体主要是均匀的等轴晶和近球形晶粒；同时，与直接凝固的试样对比发现，本专利技术的铝合金中Cu和Fe元 素的偏析现象得到一定程度缓解，尤其是Fe元素分布趋于均匀，这很有利于提高铝合金的后续加工性能。本专利技术经系列基础研究，通过工艺方法优化，将其复合使用，充分发挥了化学处理及物理方法各自的优点，大大降低了对变质剂及电场能量的需求，同时在铝合金铸态组织控制及成分均匀化方面取得了明显效果(参看附图比较)。所以，本专利技术与现有技术相比，本专利技术不仅具有能有效改善铝合金铸锭(铸件)铸态组织形貌及合金元素偏析的优点，而且还具有工艺简单、操作方便、制作成本较低等优点，采用本专利技术能明显地提高现有的铝合金铸锭产品质量。附图说明图I是现有的7075铝合金与通过本专利技术处理过的7075铝合金的铸态组织的晶粒形貌变化比较图，其图I中的(a)为铝合金熔体未经任何处理后的凝固组织图，(b)为采用本专利技术处理后的7075铝合金熔体凝固组织 图2是现有的7075铝合金铸态组织的面扫描图像800X的元素分布图，其图2中的(a)为扫描视场图，(b)为Al元素的分布图，(c)为Zn元素的分布图，(d)为Mg元素的分布图，Ce)为Cu元素的分布图，Cf)为Fe元素的分布 图3是通过本专利技术处理过的7075铝合金铸态组织的面扫描图像800X的元素分布图，其图3中的(a)为扫描视场图，(b)为Al元素的分布图，(c)为Zn元素的分布图，(d)为Mg元素的分布图，Ce)为Cu元素的分布图，Cf)为Fe元素的分布图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说。具体实施例方式本专利技术是一种采用化学法及物理法复合变质细化铝合金铸锭铸态组织的方法，可适合于对现有技术中的所有硬质铝铝合金铸锭生产，但最好是用于现有技术中的Al-Zn-Mg-Cu系的硬质铝合金铸锭生产，实施本专利技术时，先对现有的铝合金铸锭或铸件(最好为现有的Al-Zn-Mg-Cu系硬质铝合金铸锭或铸件)按传统的方法进行熔炼、去渣、除气后得熔融态的铝合金，并使该熔融态的铝合金熔体的温度在695°C 740°C区间，同时将作为细化剂的Al-5Ti-lB加入进熔融态的铝合金熔体中，其Al-5Ti-lB的加入量按铝合金熔体总质量的0. 05% 3%的量进行添加，然后对添加有细化剂的铝合金熔液中通入频率为30 50Hz、电流密度为100 A/cm2 1200A/cm2的脉冲电流，其通电时间为30秒 500秒，待通电完成且铝合金熔液自然冷却凝固后，即可获得铸态组织均匀、细小的铝合金铸锭或铸件成品。在上述方法中，本专利技术的铝合金熔体熔化温度范围为695°C 740°C，其复合变质的温度范围为500°C 740°C。 图I中的(b)和图3是采用本专利技术的工艺生产的7075铝合金铸锭的金相图，从图中可明显地看出，通过本专利技术处理后的铝合金中Cu和Fe元素的偏析现象得到一定程度缓解，尤其是Fe元素分布趋于均匀，其铝合金铸锭的组织是以等轴晶为主，而其CiuFe元素的枝晶偏析情况大幅减轻。权利要求1.一种，包括现有的铝合金铸锭，并按常规方式进行铝合金熔炼、去渣、除气后得熔融态的铝合金，其特征在于在铝合金为熔融态时，使铝合金熔体的温度为695°C 740°C，然后按铝合金熔体总质量的0. 05% 3%的量添加进作为细化剂的Al-5Ti-lB，然后对添加有细化剂的铝合金熔液通入频率为30 50Hz、电流密度为100 A/cm2 1200A/cm2的脉冲电流，其通电时间为30秒 500秒，待通电完成且铝合金熔液自然冷却凝固后，即可制得复合变质细化铝合金铸态组织的铝合金铸锭成品。2.根据权利要求I所述的，其特征在于所述现有的铝合金铸锭为Al-Zn-Mg-Cu系硬质铝合金铸锭或铸件。全文摘要本专利技术公开了一种，本专利技术先对铝合金进行熔炼、去渣、除气，其铝合金熔体熔化温度范围为695℃～740℃，复合变质的温度范围为500℃～740℃，作为细化剂的Al-5Ti-1B加入温度范围为695℃～740℃，Al-5Ti-1B按铝合金熔液总质量的0.05%～3%的量进行添加，然后对添加有细化剂的铝合金熔液中通入频率为30～50Hz、电流密度为100A/cm2～120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合变质细化铝合金铸态组织的方法，包括现有的铝合金铸锭，并按常规方式进行铝合金熔炼、去渣、除气后得熔融态的铝合金，其特征在于：在铝合金为熔融态时，使铝合金熔体的温度为695℃～740℃，然后按铝合金熔体总质量的0.05%～3%的量添加进作为细化剂的Al？5Ti？1B，然后对添加有细化剂的铝合金熔液通入频率为30～50Hz、电流密度为100？A/cm2～1200A/cm2的脉冲电流，其通电时间为30秒～500秒，待通电完成且铝合金熔液自然冷却凝固后，即可制得复合变质细化铝合金铸态组织的铝合金铸锭成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宇，梁益龙，孙中源，余凌锋，石芷伊，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：