【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金加工，具体为一种高强度半固态压铸铝合金及制备方法。
技术介绍
1、半固态压铸成型工艺是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固金属液，然后将其压铸成坏料或铸件。与普通铸造相比，半固态压铸的凝固收缩率小，可以避免缩孔、疏松等缺陷，制备得到壁厚更薄、组织更致密、力学性能更高的各类零部件。
2、铝合金是一种金属材料，在工业生产中具有广泛应用。随着社会经济的发展，高强度、高韧性、高致密度的铝合金零部件在汽车、电子电器、高端装备等领域的需求不断增加。铝合金的半固态加工技术已经取得了一定的进展，但是仍然存在一定的问题。例如，铝合金的半固态加工工艺粗糙，导致铝合金的强度、塑性难以满足生产需要。因此，需要对现有工艺进行改性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高强度半固态压铸铝合金及制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高强度半固态压铸铝合金及制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：将硅源、镁源、铜源、铝源、钛源、钒源、锑源，加热升温至700～800℃熔炼至液态，得液相铝合金；
4、步骤2：向液相铝合金中加入负载氧化铈的硼掺杂石墨烯，升温至1200～1400℃后，保温200～240min后，采用搅拌振动方法制备成温度为580～600℃的铝合金半固态浆料；
5、步骤3：
6、步骤4：将半固态压铸铝合金经过固溶处理，水淬后时效处理，随炉冷却后得高强度半固态压铸铝合金。
7、进一步的，步骤1中，液相铝合金中，各元素含量，按重量百分数计，6～9.5％硅、0.3～0.65％镁、0.15～0.25％铜、0.06～0.09％钛、0.1～0.18％钒、0.05～0.12％锑、0.01～0.2％铁，其余为铝和其它杂质元素。
8、进一步的，步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的用量为铝合金半固态浆料总重量0.8～2％。
9、进一步的，步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的制备方法为：
10、s1：将氧化石墨烯和硼酸进行混合研磨15～30min后，在氮气环境下，以10～15℃/min的升温速率升温至900～1000℃，保温60～90min后自然冷却，用乙醇清洗，真空干燥得到硼掺杂石墨烯；
11、s2：将硼掺杂石墨烯加入乙二醇中，磁力搅拌15～30min、超声分散30～60min，得到硼掺杂石墨烯分散液；将硝酸铈溶液加入到硼掺杂石墨烯分散液中，超声分散5～10min后，置于干燥箱中130～150℃下水热反应24h；反应结束后，冷却并除去上清液，所得产物离心分离、洗涤、干燥、研磨，再在空气气氛下，以2～5℃/min的升温速度升温至400～500℃，保温煅烧3～4h，得到负载氧化铈的硼掺杂石墨烯。
12、进一步的，s1中，氧化石墨烯和硼酸按质量比(2～2.2):1进行混合研磨。
13、进一步的，s2中，硼掺杂石墨烯分散液的浓度为1～2mg/ml；硝酸铈溶液浓度为10～20g/ml。
14、进一步的，步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯中各组分含量，按重量百分数计，25～45％氧化铈、55～75％硼掺杂石墨烯。
15、进一步的，步骤3中，压铸温度为300～350℃、压射速度为1.5～2.5m/s、压射比压为30～50mpa、增压压力为60～80mpa，保压时间为8～12s。
16、进一步的，步骤4中，固溶处理温度为545～550℃，时间为6～8h；水淬后在200～205℃温度下时效处理3～5h。
17、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术提供了一种强度高、塑性好的半固态压铸铝合金，含有硅、镁、铜等主要元素。在此基础上，本专利技术加入了钛源、钒源、锑源；其中，加入钛元素细化α-a1晶粒，改善铝合金中组分均匀性，提高半固态压铸过程中铝合金的流动性、强度和塑性；加入钒元素能够使富铁相从粗大的针状细化变质为细小均匀的颗粒状，消除富铁相对铝合金强度和塑性的影响，显著提高半固态压铸过程中铝合金的强度和塑性；加入锑元素，对共晶硅相具有良好的细化变质作用，可使铝合金中共品硅的形态从细长的针状转变为细小均匀的颗粒状，提高半固态压铸过程中铝合金的强度和塑性。通过对上述元素以及杂质元素的含量进行控制，使其相互配合，共同提高铝合金成品的性能。
18、在制备铝合金时，本专利技术中还加入了负载氧化铈的硼掺杂石墨烯。所述负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的制备方法为：以氧化石墨烯和硼酸为原料，将二者混合后在高温下烧结，实现氧化石墨烯的还原以及硼原子在石墨烯中的掺杂，从而得到硼掺杂石墨烯；将硼掺杂石墨烯分散在乙二醇中，加入硝酸铈，通过水热合成法在硼掺杂石墨烯表面负载氧化铈，得到负载氧化铈的硼掺杂石墨烯。常规的方法直接加入石墨烯后，石墨烯主要分布在晶界处附近，石墨烯自身典型的二维结构和褶皱特征结构可有效阻止材料在受力过程中的位错移动，从而实现增强效果，但该方法存在石墨烯和铝基体界面结合强度较差的问题，会产生孔隙、夹渣等缺陷。而负载氧化铈的硼掺杂石墨烯在高温熔融的液相铝合金体中，石墨烯表面负载的氧化铈在高温下被铝还原成单质铈和氧化铝，还原后的单质铈与铝再发生共晶反应，所得的产物可作为初生相的形核质点，对铝合金的具有显著的细化效果；由于石墨烯中掺杂了硼元素，不仅具有细化晶粒的作用，还能与外加钛源中的钛元素反应生成硼化钛，硼化钛和氧化铝的晶粒细小，可以作为增强相，改善石墨烯、铝合金基体材料之间的界面润湿性问题，进一步强化了石墨烯与晶界之间的结合作用，有利于提高半固态压铸过程中铝合金的强度和塑性。
19、需要补充说明的是，在制备负载氧化铈的硼掺杂石墨烯时，若先对石墨烯表面负载氧化铈，则会影响硼原子对石墨烯中的碳原子的取代，导致硼的掺杂量降低。此外，根据二维错配度理论计算，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯表面的氧化铈被还原成单质铈后，单质铈与铝反应会生成al11ce3作为异质形核质点可达到最有效形核，而al11ce3的密度介于4.1～4.2g/cm3之间，其熔体密度较大，若加入负载氧化铈的硼掺杂石墨烯过多，生成的过量al11ce3会出现偏聚、沉淀等现象，降低有效晶核数量，进而导致细化效果下降，反而会使得晶粒尺寸变大，影响铝合金的性能。因此，控制负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的用量为铝合金半固态浆料总重量的0.8～2％，制备得到的铝合金性能最佳。
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1.一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤1中，液相铝合金中，各元素含量，按重量百分数计，6～9.5％硅、0.3～0.65％镁、0.15～0.25％铜、0.06～0.09％钛、0.1～0.18％钒、0.05～0.12％锑、0.01～0.2％铁，其余为铝和其它杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的用量为铝合金半固态浆料总重量0.8～2％。
4.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的制备方法为：
5.根据权利要求4所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：S1中，氧化石墨烯和硼酸按质量比(2～2.2):1进行混合研磨。
6.根据权利要求4所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：S2中，硼掺杂石墨烯分散液的浓度为1～2mg/mL；硝酸铈溶液浓度
7.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯中各组分含量，按重量百分数计，25～45％氧化铈、55～75％硼掺杂石墨烯。
8.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤3中，压铸温度为300～350℃、压射速度为1.5～2.5m/s、压射比压为30～50MPa、增压压力为60～80MPa，保压时间为8～12s。
9.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤4中，固溶处理温度为545～550℃，时间为6～8h；水淬后在200～205℃温度下时效处理3～5h。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的制备方法制备得到的高强度半固态压铸铝合金。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤1中，液相铝合金中，各元素含量，按重量百分数计，6～9.5％硅、0.3～0.65％镁、0.15～0.25％铜、0.06～0.09％钛、0.1～0.18％钒、0.05～0.12％锑、0.01～0.2％铁，其余为铝和其它杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的用量为铝合金半固态浆料总重量0.8～2％。
4.根据权利要求1所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，负载氧化铈的硼掺杂石墨烯的制备方法为：
5.根据权利要求4所述的一种高强度半固态压铸铝合金的制备方法，其特征在于：s1中，氧化石墨烯和硼酸按质量比(2～2.2):1进行混合研磨。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李盾，王晓鍇，陈德安，周军，李建国，
申请(专利权)人：上海嘉朗实业南通智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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