Al-Mg-Si系合金α-Al晶粒细化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种Al-Mg-Si系合金α-Al晶粒细化剂及其制备方法，属于金属合金制备【技术领域】。其包括Ti、Bi和Cr元素，其中Ti1-5份，Bi1-5份，Cr1-5份，其总质量占Al-Mg-Si系合金总质量百分比的0.1%-0.5%。本发明提供的Al-Mg-Si系合金晶粒细化剂制备简单方便，可以使得基体α-Al晶粒明显变小，为异质形核提供条件；其各元素的加入均选用化学纯粉末，而不是中间合金，这可以有效避免遗传作用导致的细化剂不能充分、有效的发挥作用而毒化基体。
【专利说明】A1-Mg-S i系合金α-ΑΙ晶粒细化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Al-Mg-Si系合金α -Al晶粒细化剂及其制备方法，，属于金属合金制备【技术领域】
【背景技术】
[0002]在现代工业中，各种零部件外形越来越复杂，而这些复杂的部件基本上都是通过铸造来实现大规模生产的。因此提高铸造性能是相当重要的。细小的晶粒是铸态所希望得到的组织。现阶段组织细化方法有许多，如采用添加合金元素、施加外场能量击碎大枝晶、提高过冷度以增加形核率等方法。其中后两者细化方法成本高，方法复杂，受生产条件制约严重。而添加合金元素是比较简单、方便、经济且有效的方法。一般来说，添加的合金元素对基体来说有一定“威胁”，若元素选择不当或添加含量不对，则很有可能毒化基体，虽然能细晶，但是该材料的部分物理性能、化学性能降低或在热处理、机械加工等处理下表现变差。目前常用的是由T1、B、C、RE等组成的联合细化剂。而Al-T1-B细化剂衰减明显，TiB2易沉淀而产生宏观偏析。稀土元素加入效果比较好，但是价格昂贵。
[0003]T1、B1、Cr三种元素对与铝合金来说，均为有益元素，可以对铝合金不同性能有显著提升。其中Cr元素熔点高，而TiAl3在溶解Si元素后形成(Al1^Six)3Ti,两者均可在熔体中成为异质形核的核心，提高形核率。Bi在铝中最大溶解度小于0.1%，生成Mg2Bi在凝固过程中被排斥到液相中，在固液界面前沿产生成分过冷。促进二次枝晶不断分化，相互抑制而缩短二次枝晶间距。
[0004]在一般生产中，合金元素的加入一般选用中间合金，而实际铝合金熔炼温度远远达不到中间合金的熔炼温度，因此由于遗传作用，导致常用的Al-T1-B等细化剂起作用的TiAl3颗粒粗大，不能有效展现细化剂的作用。而直接加入粉末则可避免此问题，充分发挥每种元素的作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种用于Al-Mg-Si系合金基体α-ΑΙ相的晶粒细化剂，提闻了铸件性能。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种Al-Mg-Si系合金α -Al晶粒细化剂，按重量份计:包括T1、Bi和Cr元素，其中Til-5份，Bi 1-5份，Cr 1-5份，其总质量占Al-Mg-Si系合金总质量百分比的0.1%-0.5%。
[0007]所述Al-Mg-Si系合金中，各成分的质量按质量百分比计为:Si6.5%-7.5%，Mg0.25%-0.45%, Fe〈0.2%, Μη〈0.05%, Ζη〈0.05%, Cu〈0.1%，余量为 Al。
[0008]所述细化剂中T1、Bi和Cr元素分别占Al-Mg-Si系合金体系的质量百分比为:Ti:
0.l%-0.5% ；Bi0.l%-0.5% ；Cr0.1%_0.5%。
[0009]取Til-5份，Bi 1-5份，Crl_5份，充分混合后，研磨至200-400目，用铝箔紧密包裹后，在 200-250°C下烘烤 30min。[0010]细化剂中三种元素的物理状态为化学纯的粉末状固体。三种元素的金属粉末混合后研磨。混合均匀后用铝箔紧密包裹后烘干。
[0011]本发明的有益效果:本发明提供的Al-Mg-Si系合金晶粒细化剂制备简单方便，可以使得基体α-Al晶粒明显变小，为异质形核提供条件；其各元素的加入均选用化学纯粉末，而不是中间合金，这可以有效避免遗传作用导致的细化剂不能充分、有效的发挥作用而
毒化基体。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1实例I的合金铸态金相显微组织图；
[0013]图2实例2的合金铸态金相显微组织图；
[0014]图3实例3的合金铸态金相显微组织图；
[0015]图4实例4的合金铸态金相显微组织图；
[0016]图5实例5的合金铸态金相显微组织图；
[0017]图6实例6 的合金铸态金相显微组织图；
[0018]图7实例7的合金铸态金相显微组织图；
[0019]图8对比例I的合金铸态金相显微组织图。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]细化剂的制备:取Ti，Bi, Cr，充分混合后，研磨至200目，用铝箔紧密包裹后，在250 °C 下烘烤 30min。
[0022]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的1#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图1。
[0023]实施例2
[0024]细化剂的制备同实施例1。
[0025]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的2#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图2。
[0026]实施例3
[0027]细化剂的制备同实施例1。
[0028]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的3#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图3。
[0029]实施例4
[0030]细化剂的制备同实施例1。[0031]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的4#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图4。
[0032]实施例5
[0033]细化剂的制备同实施例1。
[0034]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的5#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图5。
[0035]实施例6
[0036]细化剂的制备同实施例1。
[0037]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的6#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图6。
[0038]实施例7
[0039]细化剂的制备同实施例1。
[0040]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的7#细化剂，将粉末`混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图7。
[0041]对比例I
[0042]细化剂的制备同实施例1。
[0043]将Al-Mg-Si合金放入石墨粘土坩埚中，在电阻炉中熔炼，熔炼温度为760°C。称量细化剂成分表中的8#细化剂，将粉末混合研磨后，用铝箔包裹并烘干。待合金熔化后加入细化剂，用机械搅拌桨搅拌，并在760°C下保温20min。保温后用ZnCl2除气并精炼扒渣，然后浇入铜模，冷却后脱模。所得铝合金的铸态金相显微组织图见附图8。
[0044]表1各应用例中细化剂成分表(质量分数％)
[0045]
【权利要求】
1.一种Al-Mg-Si系合金α -Al晶粒细化剂，其特征是按重量份计:包括T1、Bi和Cr元素，其中Ti 1-5份，Bi 1-5份，Cr 1_5份，其总质量占Al-Mg-Si系合金总质量百分比的0.1%-0.5%。
2.如权利要求1所述Al-Mg-Si系合金α-Al晶粒细化剂，其特征是:所述Al-Mg-Si系合金中，各成分的质量按质量百分比计为=Si 6.5%-7.5%，Mg 0.25%-0.45%，Fe〈0.2%，Μη〈0.05%, Ζn〈0.05%, Cu〈0.1%，余量为 Al。
3.如权利要求2所述Al-Mg-Si系合金α-Al晶粒细化剂，其特征是:所述细化剂中T1、Bi和Cr元素分别占Al-Mg-Si系合金体系的质量百分比为:T1:0.l%-0.5% ；Bi0.l%-0.5% ；Cr 0.l%-0.5%。
4.权利要求1所述Al-Mg-Si系合金α-Al晶粒细化剂的制备方法,其特征是:取Ti 1-5份，Bi 1-5份，Cr 1_5份，充分混合后，研磨至200-400目，用铝箔紧密包裹后，在200-250°C下烘烤 30min。
【文档编号】B22D27/20GK103667759SQ201310740165
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】谢建林, 杨涛 申请人:江苏中联铝业有限公司