一种铝合金凝固组织的细化工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金凝固组织的细化工艺方法，包括铝合金配料经常规的熔化、去渣、除气、精炼各工序，其特征在于在浇注合金过程中施加一个脉冲电场，在铝合金母液中插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数，最后使其自然冷却至室温，即可获得晶粒细化、组织均匀的铝合金坯料。所述的铝合金母液在插入石墨电极时的温度为６５０－７５０℃，所通入的脉冲直流电的参数为：脉冲频率１００－２０００Ｈｚ，脉冲宽度为１／１００－１／５。电流密度为１０－２０００Ａ／ｃｍ＃＋［２］。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属金属合金制造工艺和变质处理工艺领域。据文献记载，1984年Misra首次在Pb-Sb-Sn合金的凝固过程中使用了脉冲电流技术，施加了直流电流和交流电流，结果观察到电脉冲的作用下凝固的合金抑制了初生相的析出，组织明显细化。脉冲电流用于细化金属凝固组织的研究较多集中于低熔点(＜200℃)，便于实验研究的Pb-Sn合金。曾有学者探究了脉冲孕育处理对Al-0.5％Cu合金凝固结构的影响，但只限于研究脉冲处理时间对晶相组织的影响。另有学者也研究了脉冲电流和脉冲磁场作用下的LY12铝合金凝固组织比较，他们只大致研究了脉冲电流密度大小对晶粒尺寸的影响。他们的这些研究试验并没有系统全面地研究脉冲电流的具体主要参数，如脉冲宽度和脉冲频率的改变对铝合金凝固组织细化的规律性影响。本专利技术首次将电脉冲技术应用于熔点较高，实验难度较大的铸造铝合金上，铸造铝合金是生产实践中最广泛应用的一种铝合金材料。本专利技术提供一利铝合金凝固组织的细化工艺方法，包括铝合金配料经常规的熔化、去渣、除气、精炼各工序，其特征在于在浇注合金过程中施加一个脉冲电场，在铝合金母液中插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数，最后使其自然冷却至室温，即可获得晶粒细化、组织均匀的铝合金坯料。铝合金母液在插入石墨电极时的温度为650-750℃，所通入的脉冲直流电的参数为脉冲频率100-2000Hz，脉冲宽度为1/100-1/5，电流密度为10-2000A/cm2。通过脉冲电场的处理，铝合金的凝固组织均可得到不同程度的细化，晶粒的大小对材料的强度与韧性具有较大的影响。实践证明，晶粒很小的改变量对材料的强度和韧性却有很大的影响。本专利技术方法的优点是通过简单的工艺方法和简单的生产设备，可改变和细化铝合金的金相组织，改善铝合金材料的力学性能，并适应于后续的零件的成型加工。另外，以前曾使用铜电极，它会与铝合金母液发生化学反应，而本专利技术中采用实施石墨电极，该电极与铝合金母液不会发生任何化学反应且不会污染铝合金母液。下面结合本专利技术的实施例作进一步的说明。本专利技术方法所用的铝合金的化学成分为Al-Si系铸造铝合金，但也可适用于Al-Mg系、Al-Cu系、Al-Zn系铝合金。本专利技术方法采用的铝合金接近普通铸铝ZL101牌号，其化学成分为 实施例一铝合金配料熔化精炼过程如前所述，所得的铝合金母液在650-750℃之间插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数。其脉冲频率为1000Hz，脉冲宽度为1/10，电流密度为20A/cm2。自然冷却至室温，凝固后所得到的铝合金金相组织，经金相显微镜观察，发现其白色部分为初生α-Al相，呈现出颗粒状或玫瑰花形的混合形态，其黑色部分为共晶组织，呈细小针状和片状。采用本专利技术方法脉冲电场处理后的铝合金与传统常规凝固的铝合金，二者可作一比较，前者如前所述，初生α相和共晶组织都得到了明显细化，而后者可发现其α-Al相，呈现出明显的发达树枝晶，其共晶组织虽呈针状和片状，但明显感到组织粗大。前者的晶粒尺寸为后者晶粒尺寸的1/20-1/50。本实施例使用了较高的脉冲频率(1000Hz)和较大的脉冲宽度(1/10)，铝合金凝固组织的细化程度较佳。综合上述的五个实施例，本专利技术工艺方法证明，脉冲参数对铝合金凝固金相组织具有一定影响，其规律为；在相同脉冲频率下，脉宽越小，组织细化越明显；在相同脉宽条件下，频率越高，组织细化越明显。相应参数的合理配合的工艺才能达到最佳的凝固组织。权利要求1.，包括铝合金配料经常规的熔化、去渣、除气、精炼各工序，其特征在于在浇注合金过程中施加一个脉冲电场，在铝合金母液中插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数，最后使其自然冷却至室温，即可获得晶粒细化、组织均匀的铝合金坯料。2.如权利要求1所述的，所述的铝合金母液在插入石墨电极时的温度为650-750℃；所通入的脉冲直流电的参数为脉冲频率100-2000Hz，脉冲宽度为1/100-1/5，电流密度为10-2000A/cm2。全文摘要本专利技术公开了，包括铝合金配料经常规的熔化、去渣、除气、精炼各工序，其特征在于在浇注合金过程中施加一个脉冲电场，在铝合金母液中插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数，最后使其自然冷却至室温，即可获得晶粒细化、组织均匀的铝合金坯料。所述的铝合金母液在插入石墨电极时的温度为650－750℃，所通入的脉冲直流电的参数为脉冲频率100－2000Hz，脉冲宽度为1/100－1/5。电流密度为10－2000A/cm文档编号B22D21/00GK1415444SQ0213751公开日2003年5月7日 申请日期2002年10月18日 优先权日2002年10月18日专利技术者邵光杰, 张恒华, 顾华英, 方妍妍 申请人:上海大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金凝固组织的细化工艺方法，包括铝合金配料经常规的熔化、去渣、除气、精炼各工序，其特征在于在浇注合金过程中施加一个脉冲电场，在铝合金母液中插入石墨电极，通入脉冲直流电，并调节脉冲电流的参数，最后使其自然冷却至室温，即可获得晶粒细化、组织均匀的铝合金坯料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵光杰，张恒华，顾华英，方妍妍，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]