铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE细化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE晶粒细化剂及其采用感应熔炼制备该细化剂的方法，其成分为Al-xNb-yB-zRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al；其中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两者以上的混合。本方法制备工艺简单，且能精确地控制细化剂的成分。利用该细化剂对铸造铝硅合金进行晶粒细化，细化效果优异，且对形状复杂、薄厚不同的铸件各部位，即冷却速度不同的各部位细化效果的冷速敏感性较低，细化后合金的机械性能得到显著提高，显著降低了具有不同冷却速度各部位之间性能的差异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铸造铝合金用的细化剂，更特别地说，是指一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力Al-Nb-B-RE晶粒细化剂。
技术介绍
铝硅合金由于良好的力学性能和优良的铸造性能在工业中得到广泛应用。对合金进行晶粒细化，可获得致密的合金组织，同时也能减轻铸件的热裂和偏析倾向，降低气孔率，从而可以提高合金的综合性能。最常用且有效的细化方法即向合金中添加晶粒细化剂。目前人们一般采用Al-Ti、Al-Ti-C或者Al-Ti-B中间合金作为铝合金的晶粒细化剂，其中Al-Ti-B细化剂已得到较广泛的应用，近来，由于稀土元素(RE)具有优异的物理化学性能，人们也开始将RE作为合金的细化或者变质剂，研究其对铝合金性能的影响。但是上述已有的细化剂对冷却速度敏感，在不同的冷速速度下具有不同的细化效果，这使得其在应用于铸造具有不同壁厚、形状复杂的零部件时，在薄壁(具有相对较高的冷却速度)及厚壁(具有相对较低的冷却速度)处细化效果有差异，不利于合金部件综合性能的提高。随着工业的发展，目前铸造的零部件尺寸越来越来大，外形越来越复杂，因此为了提高铸造铝合金的综合性能，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE细化剂，其特征在于：该AlNbBRE细化剂成分为Al‑xNb‑yB‑zRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al。所述的低冷速敏感高形核能力Al‑Nb‑B‑RE晶粒细化剂中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两种以上的混合。所述的低冷速敏感高形核能力Al‑Nb‑B‑RE晶粒细化剂中包含的杂质化学元素有：Fe≤0.2wt％；Cu≤0.1wt％；Mn≤0.1wt％；Zn≤0.1wt％；Ga≤0.05wt％；S≤0.05wt％。

【技术特征摘要】
1.一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE细化剂，其特征在
于：该AlNbBRE细化剂成分为Al-xNb-yB-zRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01
＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al。
所述的低冷速敏感高形核能力Al-Nb-B-RE晶粒细化剂中RE为La、Ce、Nd、
Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两种以上的混合。
所述的低冷速敏感高形核能力Al-Nb-B-RE晶粒细化剂中包含的杂质化学元素
有：Fe≤0.2wt％；Cu≤0.1wt％；Mn≤0.1wt％；Zn≤0.1wt％；Ga≤0.05wt％；
S≤0.05wt％。
2.采用感应熔炼工艺制备如权利要求1所述的一种铸造铝合金用低冷速敏
感高形核能力AlNbBRE细化剂的方法，该方法包括有打结坩埚、装料、熔化、精炼
和浇注步骤；其特征在于：
配制细化剂的目标成分：
在本发明中，细化剂的目标成分为Al-xNb-yB-zRE；用量：0.01＜x≤6wt％，
0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al。
Al元素是以Al块的形式配料；
Nb元素以Al-Nb中间合金块的形式配料；
B元素以B粉末或者Al-B中间合金块的形式配料；
RE稀土元素以RE块或者Al-RE中间合金块的形式配料。
块体的尺寸(长与宽)为1cm×1cm～5cm×5cm。
锭模步骤；
将石墨锭模放入电阻炉中升温至200～500℃时，保温2～4h，然后将充分预
热的锭模装入感应电炉内，并在锭模上安装浇口杯，浇口杯上加装氧化镁陶瓷过滤器，
以待浇注。
打结坩埚步骤；
在打结坩埚步骤中坩埚选用氧化镁坩埚；
然后将氧化镁坩埚打结安装在感应电炉内，并在600～800℃条件下预烧结坩埚
2～4h后，得到预处理后坩埚待用。
在装料步骤中；
为了加速炉料的熔化，Al块放在氧化镁坩埚壁的附近，在Al块上放入Al-Nb中
间合金块、再放入用铝箔包裹好的B粉末或者Al-B中间合金块，最后在上部放入

【专利技术属性】
技术研发人员：张花蕊，张虎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11