一种变质剂及处理方法与铝硅镁合金技术

本发明专利技术公开了一种变质剂及处理方法与铝硅镁合金，该变质剂为Al

【技术实现步骤摘要】
一种变质剂及处理方法与铝硅镁合金


[0001]本专利技术属于铝合金变质剂及改性，具体涉及一种Al
‑
10Sr合金变质剂及其处理方法与铝硅镁合金。

技术介绍

[0002]由于铝合金具有优良的综合力学性能，良好的塑性、断裂韧度、疲劳强度和耐蚀性以及良好的成形工艺性和焊接性，得到了广泛应用。而亚共晶Al
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Si
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Mg系合金是铝金中应用最广泛的铸造合金，具有较高的比强度和较好的铸造性能，广泛应用于航空、航天、汽车等工业，随着交通运输工具轻量化和高速化的发展对亚共晶Al
‑
Si
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Mg系合金的力学性能提出更高的要求。但现有的亚共晶Al
‑
Si
‑
Mg系合金存在耐磨性差、硬度低、强度低等问题。常规工艺处理的Al
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10Sr中间合金细化变质剂虽然能够提升亚共晶Al
‑
Si
‑
Mg系合金细化效果，但由于Al
‑
10Sr中间合金自身组织形态有遗传性，细化变质效果不稳定，其组织形态将对亚共晶Al
‑
Si
‑
Mg系合金结晶组织产生重大的不良影响，即在加入量相同的情况下，对亚共晶Al
‑
Si
‑
Mg系合金细化变质效果有好有坏。采用常规工艺砂型制备直接浇注的Al
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10Sr中间合金或通过铜模重熔处理过或将铜模置于有冰水混合物的大容器中，再将大容器置于激振装置上重熔处理过的Al
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10Sr中间合金由于自身组织形态有强烈的遗传性，粗大组织依然保留，导致变质效果不稳定，已不能满足日益增长的高品质产品生产的需求，尤其是小型齿轮泵中轴套及焊接材料等产品。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种能够改善自身粗大遗传组织特征的Al
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10Sr变质剂；本专利技术的第二目的在于提供通过深度冷却处理Al
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10Sr变质剂的细化方法；本专利技术的第三目的在于提供含有该Al
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10Sr变质剂的铝硅镁合金。
[0004]技术方案：本专利技术的一种变质剂，该变质剂为Al
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10Sr合金，Al
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10Sr合金的第二相包括用于产生游离态Sr原子的Al4Sr相；所述Al4Sr相呈圆棒状或颗粒状弥散分布在合金中，Al4Sr相的平均尺寸为5～20μm，长径比为1～6。
[0005]进一步的，所述Al
‑
10Sr合金的化学成分按质量百分比计算为：Sr：9.00％
‑
11.00％、Fe≤0.10％、Si≤0.10％、Cu≤0.05％、Ni≤0.05％，余量为Al。
[0006]上述变质剂的处理方法，包括以下步骤：
[0007](1)将Al
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10Sr合金加热至完全熔化，然后进行除气、精炼、扒渣，得到变质剂熔体；
[0008](2)将变质剂熔体浇注到处于
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210℃～
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190℃环境的铜模中进行深度冷却处理，得到Al
‑
10Sr合金变质剂。
[0009]进一步的，所述步骤(2)中，深度冷却处理的时间为15～25min。
[0010]进一步的，所述步骤(2)中，变质剂熔体降温至700℃～730℃时浇注到铜模中。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中，Al
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10Sr合金的加热熔化温度为730℃～760℃。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中，Al
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10Sr合金完全熔化后保温10～15min。
[0013]采用上述的变质剂可以用于制备铝硅镁合金，变质剂的加入量为铝硅镁合金熔体质量的0.20～0.60％。
[0014]进一步的，所述铝硅镁合金的化学成分按质量百分比计算为：Si：6.50％
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7.50％、Mg：0.40％
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0.60％、Cu：1.40％
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1.60％、Mn：0.50％
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0.70％、Ti：0.30％
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0.50％、Fe≤0.10％、Zn≤0.10％、Ni≤0.10％，余量为Al。
[0015]对于Al
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10Sr合金而言，A14Sr相化合物中的Sr只有转化为游离态的Sr后才可发挥其细化变质作用。弥散细小的A14Sr相由于比表面积较大，表面能较高，其溶解速度较快，使Sr原子易从中游离出来，降低表面能，使Sr具有很好的细化变质效果，而粗大片状的A14Sr相，分布不均匀，则不易使Sr原子从中游离出来，细化变质效果不好，即加入的Al
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10Sr合金中的第二相形态、大小、分布及表面状态和能量对铝硅镁合金细化变质效果产生直接的影响。
[0016]本专利技术采用深度冷却处理，从七百多摄氏度到零下两百多摄氏度，使Al
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10Sr合金经历了较大的温度梯度，过冷度大幅增加。Sr在α
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Al的固溶度大大增加，形成过饱和的α
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Al的固溶度，且Al
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10Sr合金中的第二相粒子Al4Sr颗粒数目显著增多，呈弥散状分布，因此Al4Sr相表面积增大，表面能增多。游离态的Sr吸附在先导的相Si相表面，阻止了Si相按片状方式生长，从而长成分叉较多的纤维状。当经过深度冷却处理后的合金加入到Al
‑
Si
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Mg系合金熔体时，Al4Sr化合物受热很快的进行分解，并且分解产生的Sr原子扩散速度很快。同时深度冷却处理的合金中固溶的大量Sr原子，在受热熔化后直接参与变质。
[0017]本专利技术的成型原理为：Al
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10Sr合金进行变质时，Al合金熔体中发生如下反应：Al4Sr
→
4Al+Sr。一方面，由于深度冷却处理的合金中的Sr原子扩散到Si相表面的速度快，这使Al4Sr相周围的Sr量很快降低，有利于反应向右进行，因而Al4Sr相分解程度大，产生的Sr原子的相对数量要多的多，同时固溶于α
‑
Al中的Sr原子几乎全都发挥细化变质作用。另一方面，深度冷却处理后导致过冷度大大增大，固
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液界面的移动速率远远赶上或超过原子间扩散速率，固液界面上的局部平衡将被打破。生长速率的量级超过扩散速率，Al4Sr相将来不及转变成分，难以达到与熔体相同的化学势。随着凝固速率的提高，合金体系，将从完全扩散平衡变化到固
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液界面局部平衡，再到非稳定界面局部平衡，直至出现界面不平衡。在非稳定界面局部平衡条件下，稳定相不能很快地形核或生长，使Al
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10Sr合金的第二相发生了结构变化，导致自身粗大、强烈的遗传性组织特征被破坏，形成超细组织，在受热熔化后直接参与变质，这也是深度冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变质剂，其特征在于：该变质剂为Al
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10Sr合金，Al
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10Sr合金的第二相包括用于产生游离态Sr 原子的Al4Sr相；所述Al4Sr相呈圆棒状或颗粒状弥散分布在合金中，Al4Sr相的平均尺寸为5~20 μm，长径比为1~6。2.根据权利要求1所述的一种变质剂，其特征在于：所述Al
‑
10Sr合金的化学成分按质量百分比计算为：Sr：9.00%
‑
11.00%、Fe≤0.10%、Si≤0.10%、Cu≤0.05%、Ni≤0.05%，余量为Al。3.一种权利要求1或2所述的变质剂的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将Al
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10Sr合金加热至完全熔化，然后进行除气、精炼、扒渣，得到变质剂熔体；（2）将变质剂熔体浇注到处于
‑
210℃~
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190℃环境的铜模中进行深度冷却处理，得到Al
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10Sr合金变质剂。4.根据权利要求3所述的变质剂的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，深度冷却处理的时间为15~25 min。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正军，缪鑫铖，徐璇，刘心阳，王子洋，刘爱辉，吕建强，王一民，王锡喜，徐建明，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：