一種細(xì)化鋁合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金熔煉領(lǐng)域，具體地涉及一種細(xì)化鋁合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] A356. 2鋁合金具有流動性好，無熱裂傾向，線收縮小，比重小，耐蝕性好等優(yōu)良特 性，是汽車輪轂的主要使用材料。然而，未細(xì)化變質(zhì)的A356. 2鋁合金的鑄態(tài)組織為粗大片 狀或針狀共晶硅和a-Al枝晶組織，力學(xué)性能較低。因此，必須添加變質(zhì)元素及晶粒細(xì)化元 素，使共晶硅形態(tài)由粗大的片狀或針狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的球狀或棒狀，同時使a-Al晶粒得到 細(xì)化，才能提高A356. 2合金的使用性能，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。目前，工業(yè)生產(chǎn)中A356. 2鋁合 金常用的細(xì)化劑有Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B-C等。
[0003] 在先技術(shù)，CN102886511A公開了一種制備Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑的方法。所述細(xì)化 劑由TiC加入鋁液中制得。涉及到的TiC為納米顆粒，材料成本高，制備工藝復(fù)雜。且需要 使用氬氣或氮?dú)鈱⒃摷{米粉末分散到熔體中，加大了工藝的復(fù)雜程度和整個工藝的周期， 不易控制，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 在先技術(shù)，CN103667759A公開了一種Al-Mg-Si系合金a -Al晶粒細(xì)化劑及其制 備方法。該方法需將Ti、Bi、Cr三種粉末混合后研磨至200-400目，加大了工藝時長。且粉 末需用鋁箔緊密包裹后，在200-25(TC下烘烤30min后方可使用，增加了工藝復(fù)雜程度，不 利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 在先技術(shù)，CN103589916A公開了一種快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金細(xì)化劑及其 制備方法。該細(xì)化劑為晶態(tài)材料，其顯微組織由a -Al及尺度為微米級的TiAl3、TiB2、AlB2 和Al3Sc晶體相組成，微米級的析出相提供有限的形核質(zhì)點(diǎn)，限制了元素的細(xì)化效果。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的鋁合金細(xì)化劑要么成本較高難以廣泛應(yīng)用，要么使用步 驟和過程復(fù)雜，限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種新型的鋁合金細(xì)化方法，從而克服以上的各個問 題。
[0008] 如本發(fā)明的說明書中所使用的，術(shù)語"納米準(zhǔn)晶合金"是指一種含有納米準(zhǔn)晶相的 金屬基復(fù)合材料。在本發(fā)明中術(shù)語"納米準(zhǔn)晶合金"，是以鋁為基體，以Al-Mn-R e準(zhǔn)晶為析 出相的合金。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)以上的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下的技術(shù)方案：
[0010] 在本發(fā)明的一個方面，提供了一種細(xì)化鋁合金的方法，該方法使用鋁基納米準(zhǔn)晶 合金作為鋁合金細(xì)化劑，來進(jìn)行鋁合金細(xì)化；所述的鋁基納米準(zhǔn)晶合金不含有Si、Fe或者 Cr ;以及所述的鋁基納米準(zhǔn)晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce組成的
[0011] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的鋁基納米準(zhǔn)晶合金以原子比計由92份的Al、6 份的Mn和2份的稀土元素所組成。
[0012] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的稀土元素是Ce和La中的一種。
[0013] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的鋁合金細(xì)化劑是壓制成的柱狀試塊。
[0014] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的方法包括步驟：（1)將待處理鋁合金熔化；（2) 將按待處理鋁合金的重量計〇. 30-0. 60%的鋁合金細(xì)化劑加入鋁合金熔體中，并機(jī)械攪拌、 靜置及除渣。
[0015] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的步驟（1)中，熔化鋁合金的溫度比鋁基納米準(zhǔn) 晶合金的溫度高20-40攝氏度。
[0016] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，所述的步驟（2)中，鋁合金細(xì)化劑的量為按待處理鋁 合金的重量計0. 45%。
[0017] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，其特征在于，所述的鋁合金是A356. 2鋁合金。
[0018] 在本發(fā)明的另一個方面，還提供了按照前文所述的方法細(xì)化加工得到的鋁合金。
[0019] 在本發(fā)明的另一個方面，還提供了按照前文所述的方法細(xì)化加工得到的鋁合金在 鑄造車輪中的用途。
[0020] 本發(fā)明還提供了以下的技術(shù)方案：
[0021] 本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用鋁基納米準(zhǔn)晶合金對 A356. 2合金進(jìn)行晶粒細(xì)化的方法，包括如下步驟：
[0022] 第一步，錯基納米準(zhǔn)晶合金成分的選擇。
[0023] 所選鋁基納米準(zhǔn)晶應(yīng)不含有Si、Fe、Cr等對A356. 2合金力學(xué)性能有害的元素。所 選鋁基納米準(zhǔn)晶可以是Al92Mn6Ce2、Al 92Mn6La2成分中的其中一種。
[0024] 第二步，鋁基納米準(zhǔn)晶合金細(xì)化劑的制備。
[0025] 按照上述成分選擇原則，選擇一種純度99. 99%、厚20 μm、寬I. 5mm的商業(yè)納米準(zhǔn) 晶合金條帶（購自安泰科技股份有限公司）。利用壓塊機(jī)將條帶在500MPa壓力下壓制5 秒，制成q>20 mm X 5 mm的圓柱形試塊，以防止熔煉過程中條帶上浮，備用。
[0026] 第三步，鋁合金熔煉與細(xì)化過程。
[0027] 根據(jù)所選鋁基納米準(zhǔn)晶合金的差示掃描量熱儀（DSC)檢測結(jié)果，分析鋁基納米準(zhǔn) 晶合金的熔化溫度，從而確定A356. 2合金的熔煉溫度，使得A356. 2合金熔煉溫度比鋁基納 米準(zhǔn)晶合金的熔化溫度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔煉溫度720°C，保證鋁 基納米準(zhǔn)晶合金加入A356. 2鋁合金后能夠順利熔解。待A356. 2合金熔化后，取質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0. 45%的鋁基納米準(zhǔn)晶合金圓柱試塊加入到A356. 2鋁合金液中，機(jī)械攪拌120s使其充分 熔解并分散均勻，將合金液靜置l〇min，除渣后進(jìn)行澆鑄。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中用于細(xì)化A356. 2合金的鋁基合金為納米準(zhǔn)晶合 金，具有成分均勻的特點(diǎn)，其加入到鋁合金液后大量納米準(zhǔn)晶相可作為異質(zhì)形核核心，均勻 分散在鋁液中。細(xì)化處理后A356. 2合金中a -Al晶粒尺寸比傳統(tǒng)細(xì)化劑處理的鋁合金顯著 減小，細(xì)化效果更好。該方法工藝過程較為簡單，生產(chǎn)周期短，克服了熔煉和制備過程工藝 復(fù)雜、工藝時間長、細(xì)化效果有限等弊端。本發(fā)明專利所述細(xì)化劑的制備過程簡單，只需將 商購條帶壓制成塊即可使用，工時短，生產(chǎn)率高。本發(fā)明專利細(xì)化劑選用的是對A356. 2合 金細(xì)化能力強(qiáng)的含稀土合金，且為納米準(zhǔn)晶，其加入熔體后元素分布比傳統(tǒng)合金更加均勻， 納米準(zhǔn)晶顆粒大大增加了異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)數(shù)量，改善了鋁合金的晶粒細(xì)化效果。
【附圖說明】
[0029] 以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：
[0030] 圖1為實(shí)施例1中Al92Mn6Ce^米準(zhǔn)晶合金的透射電子顯微照片；
[0031] 圖2為實(shí)施例1中Al92Mn6Ce^米準(zhǔn)晶合金的差示掃描量熱曲線；
[0032] 圖3為A356. 2合金的鑄態(tài)顯微組織；
[0033] 圖4為傳統(tǒng)Al-Ti-B細(xì)化劑處理后的A356. 2合金的鑄態(tài)顯微組織；
[0034] 圖5為Al92Mn6Ce^米準(zhǔn)晶合金處理后的A356. 2合金的鑄態(tài)顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 實(shí)施例1 Al92Mn6Ce2納米準(zhǔn)晶合金作為細(xì)化劑
[0036] 第一步，錯基納米準(zhǔn)晶合金成分的選擇。
[0037] 所選鋁基納米準(zhǔn)晶應(yīng)不含有Si、Fe、Cr等對A356. 2合金