【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铸造铝合金，具体涉及一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂及其制备方法。
技术介绍
1、a1-si系列铸造铝合金具有优良的流动性、低的热膨胀和收缩率、良好的焊接性和耐蚀性等特性,广泛应用于汽车、电子、通讯等领域。但较低的塑性限制了a1-si系列合金在汽车关键结构件中的应用。
2、在a1-si系列合金中，si与al结合生成二元共晶，其流动性优异，但随si含量变化会先增后减。由于si在al中的溶解度极低并且其弹性模量是al的两倍以上，导致si相成为合金的主要裂纹源。
3、si相的体积分数与si含量呈线性关系，它的形态、尺寸和分布直接决定了合金的塑性。共晶组织呈粗大针片状，在一定程度上破坏了al基体，并在si相针状的尖端以及某些棱角处引起了应力集中，在机加工时si相易发生剥落，使得机加工表面变得粗糙不平整，从而严重影响铸件的质量。
4、为了更好的发挥亚共晶al-si合金的性能，通常需要对共晶组织进行变质处理，使共晶硅生长为多分支的纤维状，更加弥散地分布于基体相中。
5、从而降低不规则共晶硅对传热电子的散射作用，并消除共晶硅对合金基体的割裂作用，提高合金产品件的导热和力学性能。例如，未经变质的a356铝合金在重力铸造后的si相为细长针片，伸长率只有3-4％。
6、但使用sr变质后，si相变为细纤维状，使铸件的塑性得到提高。因此，对si进行变质是提升al-si铸造铝合金塑性的关键策略之一。
7、sr是最为常见的共晶硅变质剂,当熔体中sr含量为200-500p
8、鉴于此,特提出本专利技术。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂及其制备方法。
2、为了实现本专利技术的目的，所采用的技术方案如下：
3、一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂，按质量百分比计算，包括：
4、sr 0.85-1.5％；
5、re 4.85％-7.15％；
6、余量为a1,
7、所述re为la、ce中的一种或多种；
8、所述sr的纯度不低于99.0％；
9、所述a1为99.7％纯度以上的纯铝；
10、所述re与所述sr的质量分数比不低于3.0，不高于9.0。
11、在本专利技术的一个优选实施例中，所述稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂用于变质al-si铸造铝合金时,其添加量为1.5-2.5％。
12、一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，包括如下步骤：
13、金属重熔步骤：
14、将所述铝料、以及所述含sr和re的原料进行熔化后得到熔体；
15、并将其浇注成均匀分布的a1-sr-re铝合金复合变质剂块,所述铝合金复合变质剂块含有a14(srre)相和a111re3相。
16、打渣除气步骤：
17、对所述铝合金复合变质剂块进行氩气旋转喷吹精炼，精炼完成后需打捞去表面浮渣；
18、除气效果检测步骤：
19、对完成打渣除气的产物进行炉中测氢和k模断口检测；
20、浇注成块步骤：
21、将模具预先加热后在模具表面喷洒脱模剂后再进行浇注得成品。
22、在本专利技术的一个优选实施例中，所述金属重熔步骤具体为首先在750-800℃温度下将铝料完全熔化得到溶体后,加入占所述熔体质量的0.02％-0.03％的覆盖剂,并将所述含sr和re的原料用钟罩加入所述熔体。
23、在本专利技术的一个优选实施例中，所述覆盖剂成分为:mgcl2：38％～52％，kcl：32～40％，bacl2：5～8％，caf2：3～5％。
24、在本专利技术的一个优选实施例中，所述氩气旋转喷吹精炼具体为采用转头为石墨材质的铝液旋转除气机；
25、精炼前需将石墨旋喷头置于铝液上方烘烤15min左右，待其温度到达300℃后，开机进行旋吹精炼，所述石墨的纯度为99.99％；
26、所用的氩气纯度为99.99％，旋吹头转速为150-160r/min，旋吹精炼时间为15-20min。
27、在本专利技术的一个优选实施例中，所述炉中测氢为取一勺铝液，放置于机器工作腔内，抽真空四分钟后取出金属块，从中部锯开观察其断面，断面的等级最低为3级，否则重新进行除气操作。
28、在本专利技术的一个优选实施例中，所述k模断口检测使用专用的k模，将铝液浇注到其中，冷却后沿着凹处砸断，观察其断口情况，断口无杂质代表合格，否则重新进行除气操作。
29、在本专利技术的一个优选实施例中，所述模具预先加热的温度为300℃。
30、在本专利技术的一个优选实施例中，所述成品为重量为100-1000g，直径为10-100mm左右的圆柱状样品。
31、另外，本专利技术的实施例还提供了一种al-si铸造铝合金的制备方法，其采用上述的复合变质剂制备得到，具有合金性能优异的优点。
32、同时，还需要说明的是，在本专利技术的实施例中，使用前述实施方式的稀土金属掺杂的复合变质剂变质al-si系铸造铝合金，且稀土金属掺杂的复合变质剂的添加量为1.5％～2.5％。通过对添加量进行限定，使之相较于现有技术而言不仅能节约成本，还能有效地提高合金强度，保证变质效率，以达到良好的变质效果。
33、本专利技术的有益效果在于：
34、稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂中含有晶粒细小、且分布均匀的al-sr-re相，可使得添加元素可以更加均匀的分布于所需变质的金属中，相较传统sr变质剂而言具有变质时的变质剂添加量更低，孕育时间短、时效时间长、成本低、品质高、可重熔的优点。
35、复合稀土re的加入使得稀土复合变质剂的成本大大降低，并且经过打渣除气和除气效果检测可以使得复合变质剂的含氢量大大降低，得到高品质的复合变质剂，可用于工厂和实验室变质。
36、本专利技术的实施例还提供了一种al-si铸造铝合金的制备方法，其采用上述的复合变质剂制备得到，具有合金性能优异的优点。
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1.一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂，其特征在于，按质量百分比计算，包括：
2.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂，其特征在于，所述稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂用于变质Al-Si铸造铝合金时,其添加量为1.5-2.5％。
3.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述金属重熔步骤具体为首先在750-800℃温度下将铝料完全熔化得到溶体后,加入占所述熔体质量的0.02％-0.03％的覆盖剂,并将所述含Sr和RE的原料用钟罩加入所述熔体。
5.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述氩气旋转喷吹精炼具体为采用转头为石墨材质的铝液旋转除气机；
6.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述炉中测氢为取一勺铝液，放置于机器工作腔内，抽真空四分钟后取出金属块，从中部锯开观察其断面，断面的等级最低为3级
7.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述K模断口检测使用专用的K模，将铝液浇注到其中，冷却后沿着凹处砸断，观察其断口情况，断口无杂质代表合格，否则重新进行除气操作。
8.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述模具预先加热的温度为300℃。
9.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述成品为重量为100-1000g，直径为10-100mm左右的圆柱状样品。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂，其特征在于，按质量百分比计算，包括：
2.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂，其特征在于，所述稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂用于变质al-si铸造铝合金时,其添加量为1.5-2.5％。
3.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述金属重熔步骤具体为首先在750-800℃温度下将铝料完全熔化得到溶体后,加入占所述熔体质量的0.02％-0.03％的覆盖剂,并将所述含sr和re的原料用钟罩加入所述熔体。
5.如权利要求4所述的一种稀土金属掺杂的铝合金复合变质剂的制备方法，其特征在于，所述氩气旋转喷吹精炼具体为采用转头为石墨材质的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李重河，张东，冯齐胜，陈光耀，刘羽，王建辉，韩乔，
申请(专利权)人：晋拓科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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