一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用电磁能制备Al

【技术实现步骤摘要】
一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法


[0001]本专利技术涉及冶金与金属材料制备
，尤其涉及一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法。

技术介绍

[0002]Al-Si-Mg系铝合金具有良好的铸造性能和综合力学性能，其合金中Mg2Si强化相数量的控制可由具体化学成分及热处理工艺调节来实现以满足不同力学性能或不同尺寸铸件的使用性能要求，因而该类合金在航空、航天、仪表、机械和汽车等行业得到广泛应用。
[0003]由于Al-Si-Mg系合金内部的初晶硅颗粒尺寸较大，导致Al-Si-Mg系合金的力学性能并不理想，现有技术中提高Al-Si-Mg系合金性能的方法主要为变质处理和电磁能处理。
[0004]对于利用电磁能处理细化晶粒来提高Al-Si-Mg系合金性能的方法，现有技术CN206139818U公开了浸入式电磁脉冲细化晶粒装置，采用浸入式对熔体进行磁场处理凝固组织时，电磁脉冲细化晶粒装置需要浸入到熔渣内工作，装置容易损坏，对装置的性能要求高；现有技术CN108273972A公开了一种电磁能晶粒细化的装置和方法，采用电磁能晶粒细化的装置在熔体外部间接对熔体进行磁场处理，处理更加充分，效果更佳。
[0005]因此，需要提供一种延长电磁能处理装置使用寿命且处理效果好的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法，本专利技术提供的方法避免了高温熔体对装置造成的损失，制备得到的Al-Si-Mg系合金中α-Al相由树枝晶状转化为等轴状，初晶Si与共晶Si尺寸减小，Al-Si-Ni系合金硬度提高，心部硬度提高。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法，包括如下步骤：
[0009](1)将Al-Si-Mg系合金的原料熔炼后，得到合金熔体；
[0010](2)将所述步骤(1)中的合金熔体进行电磁能处理，得到电磁能处理后的合金熔体；所述电磁能处理时磁极与合金熔体的液面距离≤12mm；电磁能处理时的占空比为15-50％；电磁能处理时的磁极表面磁感应强度≥0.6T；电磁能处理时的电磁能发生频率为10～40Hz；
[0011](3)将所述步骤(2)中电磁能处理后的合金熔体进行浇铸，得到Al-Si-Mg系合金。
[0012]优选地，所述步骤(1)中的原料包括纯铝、纯镁和单质硅。
[0013]优选地，所述步骤(1)中熔炼的温度为700～800℃。
[0014]优选地，所述步骤(1)中的Al-Si-Mg系合金为Al-Si-Cu-Mg-Ni合金。
[0015]优选地，按质量百分比计，所述Al-Si-Cu-Mg-Ni合金的组成为：Si12～13％、Mg 0.5～1.0％，Cu 2.5～3.5％、Ni 1.8～2.2％和余量的Al。
[0016]优选地，所述步骤(2)中电磁能处理时所使用的装置为电磁能晶粒细化装置。
[0017]优选地，所述步骤(2)中电磁能处理的温度为630～750℃。
[0018]优选地，所述步骤(2)中电磁能处理时的磁场波形包括矩形波、正弦波或三角波。
[0019]优选地，所述步骤(3)中浇铸的冷却方式为水冷
[0020]本专利技术提供了一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法，将Al-Si-Mg系合金的原料熔炼后，得到合金熔体；将合金熔体进行电磁能处理，得到均匀化熔体；所述电磁能处理时磁极与合金熔体的液面距离≤12mm；电磁能处理时的占空比为15～50％；电磁能处理时的磁极表面磁感应强度≥0.6T；电磁能处理时的电磁能发生频率为10～40Hz；将得到的均匀化熔体进行浇铸，得到Al-Si-Mg系合金。本专利技术在电磁能处理时电磁能晶粒细化装置与合金熔体的液面距离低，释放的电磁场的能量可以降低形核能量壁垒，细化合金微观组织，提高材料性能，且处理效果好，能耗低，降低了生产成本；在熔体外部间接对熔体进行磁场处理，可以防止熔体的高温对装置的影响，延长装置的使用寿命。实施例的结果显示，采用本专利技术提供的方法处理后的Al-Si-Mg系合金中α-Al相由树枝晶状转化为等轴状，初晶Si与共晶Si尺寸减小，Al-Si-Ni系合金硬度提高，心部硬度提高达46％。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1制备的合金铸锭的心部组织图；
[0022]图2为本专利技术实施例1制备的合金铸锭的边部组织图；
[0023]图3为本专利技术实施例1制备的合金铸锭的心部扫描电镜图；
[0024]图4为本专利技术对比例1制备的合金铸锭的心部组织图；
[0025]图5为本专利技术对比例1制备的合金铸锭的边部组织图；
[0026]图6为本专利技术对比例1制备的合金铸锭的心部扫描电镜图；
[0027]图7为本专利技术实施例1和对比例1制备的合金铸锭的硬度对比图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法，包括如下步骤：
[0029](1)将Al-Si-Mg系合金的原料熔炼后，得到合金熔体；
[0030](2)将所述步骤(1)中的合金熔体进行电磁能处理，得到均匀化熔体；所述电磁能处理时磁极与合金熔体的液面距离≤12mm；电磁能处理时的占空比为15～50％；电磁能处理时的磁极表面磁感应强度≥0.6T；电磁能处理时的电磁能发生频率为10～40Hz；
[0031](3)将所述步骤(2)得到的均匀化熔体进行浇铸，得到Al-Si-Mg系合金。
[0032]本专利技术将Al-Si-Mg系合金的原料熔炼后，得到合金熔体。在本专利技术中，所述原料优选包括纯铝、纯镁和单质硅，更优选包括纯铝、纯镍、单质硅、纯铜和纯镁。在本专利技术中，所述纯铝优选为纯度≥99.7％的纯铝，所述纯铜优选为纯度≥99.5％的纯铜，所述单质硅优选为2202号以上的单质硅。本专利技术将原料限定在上述范围内，可以降低合金中杂质的含量，避免杂质对合金性能造成影响。
[0033]本专利技术对所述原料的来源没有特殊的限定，采用本领域熟知的市售产品即可。
[0034]在本专利技术中，所述Al-Si-Mg系合金优选为Al-Si-Cu-Mg-Ni合金。在本专利技术中，按质量百分比计，所述Al-Si-Cu-Mg-Ni合金的组成优选为：Si12～13％、Mg 0.5～1.0％，Cu2.5～3.5％、Ni 1.8～2.2％和余量的Al，更优选为Si 12％、Mg 1.0％，Cu 3％、Ni 2％和余量的Al。本专利技术将合金组成限定在上述范围内，有利于在电磁能处理过程中临界晶核半径减
小，形核率提高，从而有更多的晶胚可以达到临界尺寸稳定长大从而达到细化组织的目的。
[0035]在本专利技术中，所述熔炼的温度优选为700～800℃，更优选为720～780℃，最优选为750℃。本专利技术将熔炼温度控制在上述范围内，可以防止金属气化造成的损失。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电磁能制备Al-Si-Mg系合金的方法，包括如下步骤：(1)将Al-Si-Mg系合金的原料熔炼后，得到合金熔体；(2)将所述步骤(1)中的合金熔体进行电磁能处理，得到均匀化熔体；所述电磁能处理时磁极与合金熔体的液面距离≤12mm；电磁能处理时的占空比为15～50％；电磁能处理时的磁极表面磁感应强度≥0.6T；电磁能处理时的电磁能发生频率为10～40Hz；(3)将所述步骤(2)得到的均匀化熔体进行浇铸，得到Al-Si-Mg系合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的原料包括纯铝、纯镁和单质硅。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼的温度为700～800℃。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：田明生，闫春雷，高宝堂，沈利，刘智成，郭有军，翟宝辰，白洁，鲍鑫宇，麻永林，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：