一种共晶硅深度变质的复合变质剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共晶硅深度变质的复合变质剂及其制备方法，涉及铝硅铸造合金领域；该变质剂包括按照质量百分比计的Sr 5.0

【技术实现步骤摘要】
一种共晶硅深度变质的复合变质剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铸造铝合金
，具体而言，涉及一种共晶硅深度变质的复合变质剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]铸造Al
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Si合金具有流动性好、收缩率和热膨胀系数低、良好的耐蚀和回收性等优点，适用于制备大尺寸、结构复杂、薄壁铸件，广泛应用于汽车、通讯等领域。随着新能源汽车和5G通讯基站的快速发展，轻量化已成为行业重点关注共性关键问题之一。而作为基础原材料的Al
‑
Si合金也面临着性能升级的挑战。
[0003]Al
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Si铸造合金的常见组织包括α
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Al相、共晶硅，及少量的金属间化合物。其中Si相作为硬化相，易在尖端和棱角处产生应力集中，导致合金的性能尤其是塑性的降低。而粗大的α
‑
Al枝晶和金属间化合物对合金的强度和塑性均有一定程度的影响，但不及Si相的影响大。变质细化是改善Al
‑
Si合金组织和性能的有效方法之一，近年来，国内外主要通过对上述组织进行协同细化来改善合金的强韧性。CN201610517976.5公开了一种铝硅镧硼四元中间合金及其制备方法，其铝硅镧硼中间合金中的镧硼化物能被共晶硅给均匀分割开，且没有明显的团聚。不经能高效细化初生铝晶粒，且不会与变质元素锶产生“毒化”作用，从而提高铸造铝合金的综合力学性能及铸造性能。CN201910018762.7公开的一种复合变质剂，包括Al
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Ti
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B中间合金、Al
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Sr中间合金以及Al
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RE中间合金，添加比例分别为0.01％～0.04％、0.01～0.05％和0.01％～0.1％。该复合变质可达到同时细化α
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Al晶粒和变质共晶硅的目的，可提高铸造铝合金的强韧性。
[0004]上述两个专利中的镧硼化物、Al
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Ti
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B和Al
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RE主要作用在于细化α
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Al，而对进一步改善共晶硅的形态无明显的作用，限制了对Al
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Si合金铸造铝合金塑性的提高。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种能深度变质共晶硅的共晶硅深度变质的复合变质剂及其制备方法。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，共晶硅深度变质的复合变质剂包括按照质量百分比计的Sr 5.0
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8.0％，RE8.5％
‑
15％，杂质元素≤0.30％，余量为Al；其中，RE为La、Ce中的一种或两种；
[0009]共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法包括依次进行的熔炼步骤和热挤压步骤；其中，熔炼步骤包括将纯铝，以及含Sr和RE的原料进行熔炼，并得到含有长条状的Al4(Sr,RE)相和汉字状的Al
11
(RE,Sr)3相的铸锭；热挤压步骤包括将铸锭热挤压塑性变形后得到复合变质线/杆材。
[0010]在可选的实施方式中，熔炼步骤具体包括将纯铝投入熔化炉，并升温至750～800
℃，完全熔化后，加入熔体质量0.02％的覆盖剂，并将含Sr和RE的原料压入熔体中。
[0011]在可选的实施方式中，共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法还包括：
[0012]在热挤压步骤之前进行继续升温至850～900℃，待原料完全熔化后，取样测试成分；
[0013]在熔体中通入氩气，并通气预设时间；静置扒渣后浇铸至半连续铸造机，制备得到圆柱形的铸锭。
[0014]在可选的实施方式中，氩气为纯度为99.99％的高纯氩气；预设时间为5
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15min。
[0015]在可选的实施方式中，热挤压步骤具体包括：将铸锭放入热处理炉中，保温后放入经预热的挤压筒，挤压成型得到复合变质线/杆材。
[0016]在可选的实施方式中，热处理炉的温度为450～520℃，保温时间为1～5h。
[0017]在可选的实施方式中，复合变质线/杆材的直径为9～15mm。
[0018]在可选的实施方式中，在共晶硅深度变质的复合变质剂中，RE与Sr的质量分数比为1.7～2.5。
[0019]在可选的实施方式中，RE以99.0％纯度以上的金属稀土或Al
‑
RE中间合金的方式加入；Sr以99.0％纯度以上的金属Sr或Al
‑
Sr的形式加入。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种共晶硅深度变质的复合变质剂，通过前述实施方式中任一项的共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法制备得到。
[0021]本专利技术的实施例至少具有以下优点或有益效果：
[0022]本专利技术的实施例提供了一种共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，共晶硅深度变质的复合变质剂包括按照质量百分比计的Sr 5.0
‑
8.0％，RE8.5％
‑
15％，杂质元素≤0.30％，余量为Al；其中，RE为La、Ce中的一种或两种；且该共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法包括依次进行的熔炼步骤和热挤压步骤；其中，熔炼步骤包括将纯铝，以及含Sr和RE的原料进行熔炼，并得到含有长条状的Al4(Sr,RE)相和汉字状的Al
11
(RE,Sr)3相的铸锭；热挤压步骤包括将铸锭塑性变形后得到复合变质线/杆材。该方法通过熔炼法和热挤压结合的方法，可制备低成本、高效率的Al
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Sr
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RE复合变质剂，此变质剂以通过Sr作为主变质剂能改变硅相的生长模式或堆叠顺序，促进硅相向颗粒或纤维状转变，通过RE作为辅变质剂不仅能共同改变共晶硅相的生长方向，还能抑制了Sr、Si等元素的扩散和迁移，提高共晶硅形核率，并且能随着RE浓度的增大，与Al、Si形成Al8Si4RE相均匀地分布在共晶区，阻碍位错运动和原子迁移，从而以能够深度变质共晶硅，减少变质孕育时间，提高变质效率；并且，形成的细小稀土相还能阻碍位错的运动，提高合金强度。
[0023]本专利技术的实施例还提供了一种共晶硅深度变质的复合变质剂，其通过上述方法制备得到，因此其也具有孕育时间短，变质效率高的优点。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
[0025]以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。
[0026]本专利技术的实施例提供了一种共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，共晶硅深度变质的复合变质剂包括按照质量百分比计的Sr 5.0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，其特征在于：所述共晶硅深度变质的复合变质剂包括按照质量百分比计的Sr5.0
‑
8.0％，RE8.5％
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15％，杂质元素≤0.30％，余量为Al；其中，RE为La、Ce中的一种或两种；所述共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法包括依次进行的熔炼步骤和热挤压步骤；其中，所述熔炼步骤包括将纯铝，以及含Sr和RE的原料进行熔炼，并得到含有长条状的Al4(Sr,RE)相和汉字状的Al
11
(RE,Sr)3相的铸锭；所述热挤压步骤包括将所述铸锭热挤压塑性变形后得到复合变质线/杆材。2.根据权利要求1所述的共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，其特征在于：所述熔炼步骤具体包括将纯铝投入熔化炉，并升温至750～800℃，完全熔化后，加入所述熔体质量0.02％的覆盖剂，并将所述含Sr和RE的原料压入所述熔体中。3.根据权利要求1所述的共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述共晶硅深度变质的复合变质剂的制备方法还包括：在所述热挤压步骤之前进行继续升温至850～900℃，待所述原料完全熔化后，取样测试成分；在熔体中通入氩气，并通气预设时间；静置扒渣后浇铸至半连续铸造机，制备得到圆柱形的所述铸锭。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，胡锌意，杨莉，甘春雷，黄惠兰，
申请(专利权)人：广东省科学院材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：