一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al‑Ti‑C‑La中间合金增强的A356复合材料及其制备方法，属于合金技术领域。本发明专利技术提供的A356复合材料制备原料包括A356合金和Al‑Ti‑C‑La中间合金；所述Al‑Ti‑C‑La中间合金的质量为A356合金质量的4～7％。本发明专利技术以Al‑Ti‑C‑La中间合金为细化变质剂，通过在A356合金中添加Al‑Ti‑C‑La中间合金，引入了Al

A kind of A356 Composite Reinforced by al-ti-c-la master alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料及其制备方法
本专利技术涉及合金
，特别涉及一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料及其制备方法。
技术介绍
A356铝合金具有强度高、密度低、铸造性能好等优点，在汽车、飞机、航空航天等行业得到了广泛的应用。然而未经细化改性的A356合金力学性能较差，其组织中有粗大α-Al晶粒和针状，并伴有条状共晶Si。因此，在A356合金的熔铸过程中，需要对其进行细化和变质处理。细化和变质处理不仅可以获得均匀细小的晶粒，而且可以改善共晶Si的形状和数量，减少A356合金组织的偏析，解决气孔、裂纹和羽晶等铸造缺陷。在现有的细化和变质处理工艺中，A356合金常分别加入晶粒细化剂(如Al-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B等)和Si变质剂(如Na、Sr、RE)，以获得较好的颗粒净化和变质效果。然而，由于冶炼过程的复杂性，精炼和改性效果难以控制，并不能得到预期的效果。为此，许多学者进行了大量的研究工作。例如，Liu等人原位反应法制备Al-3B-5Sr中间合金，此中间合金不仅可以变质共晶Si相，而且可以细化Al-Si合金的初生α-Al。然而，Sr和B之间的相互作用不可避免地会在冶炼过程中产生SrB6化合物，这极大地降低了Al-Si合金精炼和变质的效果，从而影响合金的力学性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料及其制备方法。本专利技术提供的A356复合材料以Al-Ti-C-La中间合金为细化变质剂，通过在A356合金中添加Al-Ti-C-La中间合金，能够改善A356共晶Si和初生α-Al的形状和数量，从而提高A356的力学性能。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，制备原料包括A356合金和Al-Ti-C-La中间合金；所述复合材料中存在Al3Ti相、Ti2Al20La相和TiC相；所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的4～7％。优选的，所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的6％。优选的，所述Al-Ti-C-La中间合金包括以下质量百分含量的元素组分：Ti4～6％；C0.5～1.5％；La0.5～2％；余量为Al。本专利技术提供了一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将A356合金熔化后过热，得到A356过热熔体；(2)将Al-Ti-C-La中间合金加入到所述A356过热熔体中，搅拌后在A356过热熔体的温度下进行保温，得到Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料。优选的，所述过热的温度为720～750℃，时间为5～10min。优选的，所述搅拌的速率为100～150r/min。优选的，所述保温的时间为8～12min。本专利技术提供了一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，制备原料包括A356合金和Al-Ti-C-La中间合金；所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的4～7％。本专利技术通过将Al-Ti-C-La中间合金加入到A356合金中，能够形成Al3Ti相、Ti2Al20La相和TiC相，其中Al3Ti和TiC能够作为α-Al的异质形核质点，起到细化α-Al晶粒的目的；Ti2Al20La相在铝熔体中会发生熔解，释放出稀土元素La，而La能够变质共晶Si。在本专利技术中，Al3Ti相、Ti2Al20La相和TiC相共同作用，能够改善A356合金共晶Si的形状和数量，降低共晶Si的尺寸，减弱共晶Si引起的应力集中，从而提高A356合金的力学性能，尤其能够提高合金的极限抗拉强度、延伸率和维氏硬度。实施例结果表明，本专利技术所述Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料的共晶硅结构为短棒状结构和颗粒状结构，共晶硅的尺寸为4～8μm，α-Al的二次枝晶臂间距能够减小到10μm；力学性能方面，其极限抗拉强度、延伸率和维氏硬度较A356合金分别提高了30.3％、95.2％和38.1％。本专利技术提供了一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料的制备方法，此法操作简单，成本低廉，易于实现工业化大批量生产。附图说明图1为A356合金的SEM图片；图2为Al-Ti-C-La中间合金加入量为4wt.％的复合材料的SEM图片；图3为Al-Ti-C-La中间合金加入量为5wt.％的复合材料的SEM图片；图4为Al-Ti-C-La中间合金加入量为6wt.％的复合材料的SEM图片；图5为Al-Ti-C-La中间合金加入量为7wt.％的复合材料的SEM图片。具体实施方式本专利技术提供了一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，制备原料包括A356合金和Al-Ti-C-La中间合金；所述复合材料中存在Al3Ti相、Ti2Al20La相和TiC相；所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的4～7％。在本专利技术中，所述Al-Ti-C-La中间合金的质量优选为A356合金质量的6％。在本专利技术中，所述Al-Ti-C-La中间合金优选包括以下质量百分含量的元素组分：Ti4～6％；C0.5～1.5％；La0.5～2.0％；余量为Al。以质量百分含量计，本专利技术提供的Al-Ti-C-La中间合金优选包括4～6％的Ti，更优选为5％。以质量百分含量计，本专利技术提供的Al-Ti-C-La中间合金优选包括0.5～1.5％的C，更优选为0.5～1％，进一步优选为0.62％。以质量百分含量计，本专利技术提供的Al-Ti-C-La中间合金优选包括0.5～2.0％的La，更优选为1～1.5％，进一步优选为1.07％。以质量百分含量计，本专利技术提供的Al-Ti-C-La中间合金还优选包括余量的Al。在本专利技术中，所述Al-Ti-C-La中间合金的制备方法优选包括以下步骤：(1)将La2O3、铝粉、钛粉和石墨粉混合，依次进行球磨和压制，得到预制块；(2)将工业纯铝熔化后过热，得到过热铝熔体；(3)将所述预制块加入到过热铝熔体中，在搅拌的条件下进行保温，精炼后得到Al-Ti-C-La中间合金。本专利技术优选将La2O3、铝粉、钛粉和石墨粉混合，依次进行球磨和压制，得到预制块。在本专利技术中，所述铝粉、钛粉和石墨粉的质量比优选为5：(1.5～2.5)：(0.8～1.2)，更优选5：2：1；所述La2O3的质量优选为铝粉、钛粉和石墨粉质量之和的0.5～6％，更优选为2％。本专利技术对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合。在本专利技术中，所述球磨的转速优选为250～350r/min，更优选为300r/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，制备原料包括A356合金和Al-Ti-C-La中间合金；所述复合材料中存在Al

【技术特征摘要】
1.一种Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，制备原料包括A356合金和Al-Ti-C-La中间合金；所述复合材料中存在Al3Ti相、Ti2Al20La相和TiC相；
所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的4～7％。


2.根据权利要求1所述的Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，其特征在于，所述Al-Ti-C-La中间合金的质量为A356合金质量的6％。


3.根据权利要求1或2所述的Al-Ti-C-La中间合金增强的A356复合材料，其特征在于，所述Al-Ti-C-La中间合金包括以下质量百分含量的元素组分：
Ti4～6％；
C0.5～1.5％；
La0.5～2％；
余量为Al。

【专利技术属性】
技术研发人员：丁万武，赵文军，张海霞，徐仰涛，唐兴昌，李庆林，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62