高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，属于特种铝合金技术领域。本发明专利技术以钛锭和铝

【技术实现步骤摘要】
高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺


[0001]本专利技术属于特种铝合金
，具体地，涉及高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺。

技术介绍

[0002]铝合金具有轻质、高比强、耐腐蚀、抗氧化、储量大等优点，符合结构材料轻量化发展趋势，在众多工业领域应用广泛，其中，铸造铝合金工艺简单、价格低廉、组织各向同性、可以获得特殊的组织、可以小批量生产也可以大批量生产等优点，特别是在生产形状复杂的零件时有不可替代的优势。
[0003]铸造铝合金是指直接用铸造方法浇铸、压铸成零件或毛坯的铝合金，大部分的铸造铝合金强度不高，生产过程中极易产生铸造缺陷，主要为氧化夹杂以及气孔，使得铝合金铸件难以形成致密结构，在受力时以缺陷为裂纹源逐渐扩展，进而导致失效。现有技术中对铸造铝合金的研究颇多，研制出多种牌号铝合金，通过合金强化铸态铝合金不断提升强度和韧性，现有技术中性能较优的铸态铝合金强度为450MPa左右，延伸率达到10％左右，难以同步提升，主要原因为铝合金中的夹杂和气孔难以进一步消除。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，包括如下步骤：
[0007]步骤S1：取钛锭放置在真空悬浮熔炼炉的坩埚中，取铝
‑
铜中间合金棒安装在真空悬浮熔炼炉的置物杆上，再对真空悬浮熔炼炉进行洗炉处理；
[0008]步骤S2：真空悬浮熔炼炉升温将钛锭完全熔融，之后放入铝
‑
铜中间合金棒共熔，电磁搅拌3
‑
5min，得到合金液，加入精炼剂继续电磁搅拌5
‑
8min后扒渣，再加入强化纤维混合，混合后浇铸成复合锭；
[0009]步骤S3：将复合锭投加到真空喷铸炉中二次熔炼，然后压射到模具内，冷却后得到压铸坯，最后将压铸坯依次退火、固溶处理和时效处理，得到高强韧轻量化结构件压铸铝合金。
[0010]进一步地，钛锭和铝
‑
铜中间合金棒按总量计各组成成分为：Ti：38
‑
42wt％，Al：50
‑
55wt％，Cu：5.2
‑
6.7wt％，Si＜0.8wt％，余量为不可避免的杂质。
[0011]进一步地，洗炉处理的具体方法为：采用真空泵将真空悬浮熔炼炉的炉膛内抽真空至50Pa以下，向炉内充入氩气，再用扩散泵将炉膛内抽真空至10Pa以下，再通入高纯度氩气至40kPa。
[0012]进一步地，强化纤维选自硅酸铝纤维和石墨烯纤维中的任意一种。
[0013]进一步地，压射压力为60
‑
80MPa，模具预热至320
‑
350℃。
[0014]进一步地，退火处理的方法为：280℃*5h+360℃*3h+480℃*1.5h，之后空冷至室温。
[0015]进一步地，固溶处理的方法为：320℃*4h+460℃*2h，之后水淬冷至室温。
[0016]进一步地，时效处理的方法为：160℃*24h，之后空冷至室温。
[0017]进一步地，精炼剂由以下步骤制备：
[0018]步骤A1：筛选细度为10
‑
30目的沸石粉在400℃下煅烧3
‑
4h，冷却后浸入质量分数为5％的氯化钠水溶液中，滴加盐酸至pH值为4
‑
5，静置浸泡24h，酸性条件下，钠离子置换沸石中的钙离子，使得沸石的孔隙增大，浸泡后抽滤，滤饼干燥得到载粒；
[0019]步骤A2：取纳米零价铁、纳米钽粉和纳米碳粉超声分散于水中，向分散液中滴加三氯化铁溶液，再加入载粒混合，之后滴加氢氧化钠溶液，在分散液中形成棕红色的凝胶，再对反应液离心，取下层凝胶状混合物在氮气氛围下烘干至恒重，得到负载母粉；
[0020]步骤A3：将负载母粉、氟化钠、氯化钾和氟化钙以水为粘接剂造粒，之后真空烧结、粉碎，制成精炼剂。
[0021]进一步地，载粒、纳米零价铁、纳米钽粉和纳米碳粉的用量质量比为30
‑
40:7
‑
10:5
‑
8:4
‑
8。
[0022]进一步地，负载母粉、氟化钠、氯化钾和氟化钙的用量质量比为3:0.8
‑
1:0.2
‑
0.5:1.2
‑
1.5。
[0023]进一步地，精炼剂的使用量为合金液的1.15
‑
1.28wt％。
[0024]进一步地，强化纤维的使用量不超过合金液的0.24wt％。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]1.本专利技术在制备铝合金的过程中采用了一种精炼剂，该精炼剂以扩孔处理的沸石颗粒为载体，利用氢氧化铁胶体的捕捉作用将纳米级的零价铁、钽粉和碳粉负载在沸石上制成负载母粉，碳粉用作保护剂，减轻零价铁和钽粉氧化，其中零价铁可与合金液中的氧结合，到达脱氧的作用，钽粉加入后先吸热升温，温度在350
‑
600℃区间内具有良好的吸氢作用，生成TaHx，再将负载母粉与氟化物等造渣材料结合，在精炼过程中生成浮渣上浮，浮渣上浮后温度进一步升高，TaHx开始缓慢分解，将合金液中的氢去除或者富集在表层，通过扒渣去除，进而通过精炼剂的使用有效去除合金液中氧和氢，减少气孔及夹杂，有利于形成致密的铸造件。
[0027]2.本专利技术为一种高钛铝合金，其中添加5.2
‑
6.7wt％的Cu，Cu的添加促进了原子团簇的形成，溶质原子团簇与滑移位错交互作用，其与第二相颗粒的作用相近，可对铝合金强化。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]本实施例制备一种精炼剂，具体实施过程如下：
[0031]步骤A1：分别使用10目和30目的晒完筛分出粒度均匀的沸石粉，将沸石粉置于马弗炉中，在400℃煅烧3h，空冷后浸入预先调配好的质量分数为5％的氯化钠水溶液中，向氯化钠水溶液中滴加盐酸直至pH值为4，静置浸泡24h，浸泡后进行抽滤，滤饼放入干燥箱中干燥至恒重，制成载粒；
[0032]步骤A2：称取步骤A1制备的载粒60g、纳米零价铁14g、纳米钽粉16g和纳米碳粉8g，将纳米零价铁、纳米钽粉和纳米碳粉超声分散于500mL水中，向分散液中滴加20mL质量分数为20％的三氯化铁溶液，再将载粒加入分散液中搅拌混合，之后滴加5mL氢氧化钠溶液，分散液中形成棕红色的胶状物，对反应液离心，取出下层胶状混合物放入干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：取钛锭和铝
‑
铜中间合金棒配料，配料中的成分为Ti：38
‑
42wt％，Al：50
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55wt％，Cu：5.2
‑
6.7wt％，Si＜0.8wt％，余量为不可避免的杂质；步骤S2：采用真空悬浮熔炼法将步骤S1中的配料熔炼成合金液，向合金液中加入精炼剂熔炼后扒渣，再加入强化纤维混合并浇铸成复合锭；步骤S3：将复合锭采用真空喷铸炉二次熔炼，之后压射到模具中冷却制成压铸坯，依次对压铸坯退火、固溶处理和时效处理，得到压铸铝合金。2.根据权利要求1所述的高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，强化纤维为硅酸铝纤维和石墨烯纤维中的任意一种，强化纤维的使用量不超过合金液的0.24wt％。3.根据权利要求1所述的高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，压射压力为60
‑
80MPa，模具预热至320
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350℃。4.根据权利要求1所述的高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，退火处理的方法为：280℃*5h+360℃*3h+480℃*1.5h，之后空冷至室温。5.根据权利要求1所述的高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，固溶处理的方法为：320℃*4h+460℃*2h，之后水淬冷却至室温。6.根据权利要求1所述的高强韧轻量化结构件压铸铝合金生产工艺，其特征在于，时效处理的方法为：160℃*...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宇，崔晓东，
申请(专利权)人：何宇，
类型：发明
国别省市：