一种变形铝合金变质细化的方法技术

一种变形铝合金变质细化的方法，属于化工冶金领域。包括熔炼、精炼、变质、细化、除气、过滤除渣步骤，其中熔炼步骤中还包括脱氧步骤。本发明专利技术的细化效果稳定，不易衰退并且本发明专利技术解决了铝合金割裂、力学性能差的问题，抗拉强度为260MPa～270MPa；本发明专利技术使用脱氧剂，是铝合金在熔融的状态时隔绝了氧气对铝合金熔融液的氧化，增加了铝合金的物理性能；使用精炼剂可以去除铝合金中所含的氧化物，并保护金属溶液不被二次氧化。本发明专利技术中使用的是稀土变质剂，稀土变质剂可使针片状的共晶硅细化成短杆状或颗粒状，还可以作为外来的结晶晶核，使合金组织细化，且变质剂具有长效性且无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工冶金领域，具体而言，涉及一种变形铝合金变质细化的方法。
技术介绍
在现有技术中，铝合金铸造的过程中，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；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。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，而通过添加晶粒细化剂是最简便有效的途径，因此被广泛应用。晶粒细化剂包括K2TiF6、KBF4、Al-Ti、Al-Ti-B和Al-Ti-C等。K2TiF6、KBF4等盐类变质细化剂产生的细化效果不均匀，容易产生衰退，反应参数难以控制，Ti和B元素的收得率低，而且制备时容易产生有害气体，对环境和设备都不利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变形铝合金变质细化的方法，可解决传统变质方法中变质细化效果不稳定、易衰退，铝合金铸态组织为粗大的α-Al枝晶和针片状共晶硅，力学性能差的问题。本专利技术是这样实现的：一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼变形铝合金料，并在熔炼8～10min后加入复合脱氧剂；(2)在变形铝合金料达到680℃～730℃时，加入精炼剂，然后在温度为680℃～730℃下保温10min～20min，得到铝合金溶液；(3)分别利用变质剂、细化剂对所属铝合金溶液依次进行变质处理和细化处理；(4)对细化后的铝合金溶液进行除气、除渣。上述方案的有益效果：本专利技术的细化效果稳定，不易衰退并且本专利技术解决了铝合金割裂、力学性能差的问题，抗拉强度为260MPa～270MPa；本专利技术使用脱氧剂，是铝合金在熔融的状态时隔绝了氧气对铝合金熔融液的氧化，增加了铝合金的物理性能；使用精炼剂可以去除铝合金中所含的氧化物，并保护金属溶液不被二次氧化。本专利技术中使用的是稀土变质剂，稀土变质剂可使针片状的共晶硅细化成短杆状或颗粒状，还可以作为外来的结晶晶核，使合金组织细化，且变质剂具有长效性且无污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是未经变质细化处理的铝合金金相组织照片；图2是实施例三经过变质细化处理后的变形铝合金的金相组织照片。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下针对本专利技术实施例的变形铝合金变质细化的方法进行具体说明：一种变形铝合金变质细化的方法，包括以下步骤：(1)熔炼，将铸造铝合金料放入熔炼炉内进行熔炼，并在熔炼过程中加入非金属复合脱氧剂，在加入10min后，扒除溶液上方的浮渣，得到脱氧后的铝合金溶液；其中非金属复合脱氧剂包括25wt％～40wt％的SiC，60wt％～75wt％的CaC2。(2)精炼，在变形铝合金料达到680℃～730℃时，在融化室内通过氮气旋转吹入Ca-Al-Si-Li-Fe精炼剂，然后在温度为680℃～730℃下保温10min～20min，除去铝合金溶液中的气体与非金属杂质，其中精炼剂与铝合金的质量比为0.05～0.08：1。Ca-Al-Si-Li-Fe精炼剂，可更好地去除合金中所含氧化物或硫化物，并保护合金溶液不会被二次氧化，降低合金中的含氧率。与复合脱氧剂不同的是，复合脱氧剂是在熔炼过程中使用的用于去除气体与非金属杂质的添加剂，两者起到的作用都是防止合金溶液不会被二次氧化，但是因为使用的时间不同，方式不同则产生的效果也不同。单一使用任意一种的效果明显要低于两者同时使用的效果。(3)变质，在调质室内加入由Al-5Ti-B中间合金和Al-10RE中间合金组成变质剂，对铝合金溶液进行变质处理，变质处理的方法为：先加入Al-5Ti-B中间合金，再加入Al-10RE中间合金。其中Al-5Ti-B中间合金的质量与变形铝合金料的质量比为0.0015～1.2:1，所述Al-5Ti-B中间合金加入温度为680℃～780℃的铝合金溶液中，并在680℃～780℃条件下保温5min-20min，得到第一变质料。向第一变质料中加入得到加入Al-10RE中间合金，其中Al-10RE中间合金的质量与变形铝合金料的质量比为0.0015～1.2:1，Al-10RE中间合金加入温度为690℃～790℃的第一变质料中，并在温度为690℃～790℃条件下保温5min～30min。本实施方式使用稀土元素作为变质剂，具有长效性、重熔稳定性，适用于亚共晶、共晶和过共晶铝合金的变质处理。(4)细化，在变质处理后的铝合金溶液中加入由粒度为40-50μm的Al粉、粒度为20-40μm的TiO2粉和粒度为30-95μm的C粉组成的Al-TiO2-C晶粒细化剂，进行细化处理，其中C的物质的量与TiO2的物质的量比为1:25～1:20；TiO2粉的加入量为Al-TiO2-C晶粒细化剂总质量的8％-12％；其中细化剂的加入量为变形铝合金料的质量的0.2％～0.5％。Al-Ti-C细化剂是优良的铝合金用晶粒细化剂，而本实施方式中的Al-Ti-C细化剂是经过改良后的细化剂。本细化剂的原材料价格低
廉，来源广泛；其细化剂组织稳定、细化效果好，细化晶核的尺寸小于2μm，并且可以与变质剂同时使用，不影响变质的效果。(5)除气，对细化后的铝合金溶液进行吹氮除气处理，氮气的流量为1.5～3m3/h，喷气压力为0.25～0.35MPa。(6)过滤除渣，在铝合金溶液中加入除渣剂进行除渣，其中除渣剂为冶炼行业常用普通除渣剂即可，并在调质室与使用室之间设置有过滤装置，使流向使用室的铝合金溶液得到净化。本专利技术得到的最终产物为经过变质细化后的铝合金溶液，本领域技术人员可以通过浇注等成型手段加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼变形铝合金料，并在熔炼8～10min后加入复合脱氧剂；(2)在变形铝合金料达到680℃～730℃时，加入精炼剂，然后在温度为680℃～730℃下保温10min～20min，得到铝合金溶液；(3)分别利用变质剂、细化剂对所述铝合金溶液依次进行变质处理和细化处理；(4)对细化后的铝合金溶液进行除气、除渣。

【技术特征摘要】
1.一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼变形铝合金料，并在熔炼8～10min后加入复合脱氧剂；(2)在变形铝合金料达到680℃～730℃时，加入精炼剂，然后在温度为680℃～730℃下保温10min～20min，得到铝合金溶液；(3)分别利用变质剂、细化剂对所述铝合金溶液依次进行变质处理和细化处理；(4)对细化后的铝合金溶液进行除气、除渣。2.根据权利要求1所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，加入复合脱氧剂10～13min后，扒除浮渣。3.根据权利要求2所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，所述复合脱氧剂为非金属复合脱氧剂，包括25wt％～40wt％的SiC，60wt％～75wt％的CaC2。4.根据权利要求1所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，所述精炼剂为Ca-Al-Si-Li-Fe精炼剂。5.根据权利要求1或4所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，在所述步骤(2)，精炼剂与变形铝合金料的质量比为0.05～0.08:1。6.根据权利要求1所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在
\t于，所述变质剂为复合变质剂，由Al-5Ti-B中间合金和Al-10RE中间合金组成；所述Al-5Ti-B中间合金中的Ti的质量百分比为0.005％～0.04％、B的质量百分比为0.001％～0.013％；所述Al-10RE中间合金中的RE的质量百分比为0.15％～1.15％。7.根据权利要求6所述的一种变形铝合金变质细化的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，变质处理的方法是：先加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小燕，曾太洋，朱丽萍，何晓东，李拓，
申请(专利权)人：四川朗峰电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51