一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法技术

一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，属于铝合金熔铸技术领域，其特征为：以Al-10Sr中间合金为变质剂，以A356铝合金为变质对象，在熔炼Al-10Sr中间合金的步骤中，在彻底扒渣并将合金液中粗大的颗粒过滤去除后，将合金液快速浇入水冷铜模中得到经水冷铜模工艺处理的Al-10Sr中间合金，按经水冷铜模工艺处理的Al-10Sr中间合金加入量为A356铝合金熔体质量的0.10%-0.50%对A356铝合金进行细化变质处理，细化变质后A356铝合金的组织及性能都显著改善提高。

【技术实现步骤摘要】
一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法
本专利技术属于铝合金熔铸
，特指一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺 方法。
技术介绍
A356铝合金是亚共晶Al-Si-Mg系合金中应用最广泛的合金，具有流动性好，无热 裂倾向，线收缩小，较高的比强度和较好的铸造性能，广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等 工业。但未经变质处理的A356铝合金中，Si相呈现出粗大的针片状，使合金的基体受到严 重割裂，并在硅相的尖端和棱角处易造成应力集中，使材料强度、塑性、切削加工性显著降 低。因此，为提高A356铝合金的机械性能，改善A356铝合金的加工工艺性能，需对A356铝 合金进行变质处理。由于Al-IOSr中间合金对共晶硅相的变质效果远好于其他金属及合 金，目前工业上普遍采用Al-IOSr中间合金对A356铝合金进行变质处理，经Sr变质共晶硅 颗粒细小，可以显著改善其加工工艺性能，提高A356铝合金的品质，但由于Al-IOSr中间 合金组织形态不同，在加入Sr量相同的情况下，对A356铝合金细化变质效果产生明显不同 的影响，Al-IOSr中间合金中的第二相主要是由呈板片状分布的Al 4Sr相以及在基体上呈 条状簇分布的（Al+Al4Sr)共晶相组成，Al4Sr化合物中的Sr只有转化为游离态的Sr后， 才可发挥其细化变质作用。弥散细小的Al 4Sr相由于比表面积较大，表面能较高，其溶解 速度较快，使Sr原子易从中游离出来，降低表面能，使Sr具有很好的细化变质效果，而粗 大片状的Al 4Sr相，分布不均匀，则不易使Sr原子从中游离出来，细化变质效果不好，SP力口 入的Al-IOSr中间合金中的第二相形态、大小、分布及表面状态和能量对A356铝合金细化 变质效果产生直接的影响。Al-IOSr中间合金在熔炼制备过程中，熔体凝固条件的不同将 直接导致所形成的第二相形态的不同，对熔体进行强力搅拌、振动，可从外界输入能量促使 晶核提前形成，同时采取一定的工艺措施，增大过冷度，增加熔体与模具的热交换，使液穴 中的熔体温度降低，破碎结晶前沿的骨架，出现大量可作为非均匀形核的物质一枝晶碎块， 从而使形核率大大增加，熔体凝固后单位体积中的晶粒数也随之明显增加，可获得Al-IOSr 中间合金上分布更为弥散细小的第二相粒子，把一定量的Al-IOSr中间合金加入到待细化 变质的A356铝合金后，由于Al-IOSr中间合金自身组织形态有遗传性，其组织形态将对铝 硅合金结晶组织有遗传影响，即Al-IOSr中间合金细化变质效果有组织遗传效应，这说明， Al-IOSr中间合金是一种具有遗传效应的中间合金。 因此，开发出一种能显著改善Al-IOSr中间合金变质剂组织特征的工艺处理方 法，能够显著提高A356铝合金细化变质效果，进而获得较理想的组织及性能，既可小批量 生产又可大规模生产，降低成本，具有重要的理论意义和重大的实际应用价值。 本专利技术开发出一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术开发出一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，以Al-IOSr中间 合金为变质剂：其中 Sr 9· 00% -11. 00%，Ti < 0· 02%，Si < 0· 12%，Fe < 0· 06%，其余杂质 元素含量每个不大于0. 05%，余量为Al ;变质对象为A356铝合金，其中Si 6. 50%-7. 50%，Mg 0· 20%-0· 40%，Cu 彡 0· 20%，Mn 彡 0· 10%，Zn 彡 0· 10%，Fe 彡 0· 20%，Ti 彡 0· 20%，其余杂质元 素含量每个不大于0. 05%，其余为A1，成分按质量百分比计算；变质剂使用量为A356铝合金 质量的 〇· 1〇%-〇· 50%。 熔炼工艺为：首先进行预处理，将Al-IOSr中间合金锭切割成大小适中的块状后， 进行打磨、抛光以除去表面的氧化皮，用丙酮在超声波震荡器中进行清洗、烘干、称量，熔炼 辅助工具用ZnO涂料进行涂刷，涂层厚度I. Omm-1. 5mm，在温度为200°C _300°C箱式电阻炉 内烘干备用；其次进行熔炼Al-IOSr中间合金，将Al-IOSr中间合金置于内部清理干净并 预热至450°C _550°C的石墨坩埚中，并置于SG2-7. 5-12型电阻炉内升温熔化，熔体下凹变 软后，在其表面撒入铝合金专用覆盖剂，完全熔化后，升温至690°C-740°C时，用石墨棒强 力均勻搅拌烙体Imin,保温4min-6min使各元素均勻化，通入CCl 6除气，用石墨钟罩压入 Al-IOSr中间合金熔体质量的0. 20%的脱水ZnCl2至石墨坩埚底部，水平移动，进行精炼，直 至完全反应，静置4min -6min，降温至680°C -700°C时，进行彻底扒渣，并将合金液用耐高 温纤维过滤网将粗大的颗粒过滤去除，将合金液快速浇入水冷铜模中，冷却后取出中间合 金，石墨坩埚内底部的任何杂质都不得倒入Al-IOSr中间合金上表面，以免污染中间合金， 此工艺称为Al-IOSr中间合金变质剂水冷铜模工艺处理。 变质工艺为：将处理过的A356铝合金置于内部清理干净并预热石墨坩埚中，置于 SG2-7. 5-12型电阻炉内升温熔化，待A356铝合金全部熔化后，升温至740°C _780°C时，用石 墨棒强力均勻搅拌烙体Imin,保温6min-8min使各元素均勻化，用石墨钟罩压入A356错合 金熔体质量的〇. 20%脱水的ZnCl2进行精炼，静置4min-6min、扒渣，往熔体中加入A356铝 合金熔体质量的〇. 1〇%_〇. 50%经水冷铜模工艺处理的Al-IOSr中间合金变质剂，保温5min 使各元素均匀化，强力搅拌、除气、精炼、静置、降温至730°C、扒渣、过滤，分别浇入铸钢模 中，制成金相试样，然后再按国家标准规定每组加工3根金属型拉伸试棒，室温拉伸力学性 能测试在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0. 05mm/min，相应每组力学性能 都取平均值，其数值如表1所示，加入经水冷铜模工艺处理的Al-IOSr中间合金变质A356 铝合金的抗拉强度和伸长率，根据室温拉伸力学性能测试数据可知，对经水冷铜模工艺处 理的Al-IOSr中间合金随着加入量的增加，合金的抗拉强度，伸长率均呈先上升再减小趋 势，当变质剂含量达到A356铝合金熔体质量的0. 30%时，变质后A356铝合金的抗拉强度和 伸长率都达到最大值，即抗拉强度〇b达到249. 38Mpa，伸长率δ达到6. 82%。 表1加入经水冷铜模工艺处理的Al-IOSr中间合金变质Α356铝合金的力学件能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特征在于：以经水冷铜模工艺处理的Al‑10Sr中间合金为变质剂变质A356铝合金，变质剂的加入量为A356铝合金质量的0.10%‑0.50%，所述经水冷铜模工艺处理的Al‑10Sr中间合金是在熔炼Al‑10Sr中间合金的步骤中，在彻底扒渣并将合金液用耐高温纤维过滤网将粗大的颗粒过滤去除以后，将合金液快速浇入水冷铜模中得到的。

【技术特征摘要】
1. 一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特征在于：以经水冷铜模工艺 处理的ΑΙ-lOSr中间合金为变质剂变质A356铝合金，变质剂的加入量为A356铝合金质量 的0. 10%-0. 50%，所述经水冷铜模工艺处理的ΑΙ-lOSr中间合金是在熔炼ΑΙ-lOSr中间合金 的步骤中，在彻底扒渣并将合金液用耐高温纤维过滤网将粗大的颗粒过滤去除以后，将合 金液快速浇入水冷铜模中得到的。2. 如权利要求1所述的一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特征在 于：所述经水冷铜模工艺处理的ΑΙ-lOSr中间合金变质A356铝合金时，加入量为A356铝合 金熔体质量的〇. 30%时，细化变质A356铝合金的组织及性能最好。3. 如权利要求1所述的一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特 征在于：所述Al-lOSr中间合金的成分按照质量百分比计算为：Sr 9.00% -11.00%， Ti < 0. 02%，Si < 0. 12%，Fe < 0. 06%，其余杂质元素含量每个不大于0. 05%，余量为A1。4. 如权利要求1所述的一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特征在 于：所述A356铝合金的成分按照质量百分比计算为：Si 6. 50%-7. 50%，Mg 0. 20%-0. 40%， Cu彡0· 20%，Μη彡0· 10%，Zn彡0· 10%，Fe彡0· 20%，Ti彡0· 20%，其余杂质元素含量每个不 大于0.05%，其余为A1。5. 如权利要求1所述的一种能提高A356铝合金细化变质效果的工艺方法，其特征在 于所述熔炼Al-lOSr中间合金的步骤具体为：首先进行预处理，将Al-10Sr中间合金锭切 割成大小适中的块状后，进行打磨、抛光以除去表面的氧化皮，用丙酮在超声波震荡器中 进行清洗、烘干、称量，熔炼辅助工具用ZnO涂料进行涂刷，涂层厚度1. 0m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正军，司乃潮，刘光磊，王宏健，丁冉，万浩，王俊，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32