高导热压铸铝合金的配方及其冶炼关键技术的制作方法

文档序号:15504014发布日期:2018-09-21 22:56阅读:419来源:国知局

本发明涉及铝合金技术领域,更具体的说是高导热压铸铝合金的配方及其冶炼关键技术。



背景技术:

铝合金是常见的轻质金属材料,它广泛应用于汽车、船舶、航天、机械、通信等工业中,它具有加工性能好、质量轻、节能等特点。现有的铸造铝合金的由于需要添加多种稀土元素,各种元素在加入过程中的扩散性也不同,因此需要用永磁搅拌进行混合,为了提升混合效率,需要开发出一种相配合的能够加快元素混合的方法,得到高性能、匀质的铝合金材料。



技术实现要素:

本发明主要解决的技术问题是提供高导热压铸铝合金,该高导热压铸铝合金在具备良好铸造性能、力学性能以及热处理性能的同时,还具备较高的导热率,使得铝合金的导热性能好,同时采用一套相配合的能够加快元素混合的方法,得到高性能、匀质的铝合金材料。

本发明提出高导热压铸铝合金的配方及其冶炼关键技术,其中高导热压铸铝合金的配方,其按重量百分比计:

si:6.5%~13%;ti:0~0.1%;cu:0.01~2.0%;mn:0~0.1%;fe:0.4~1.0%;mg:0~0.3%;ni:0~0.1%;y:0~0.1%;la:0~0.1%;re:0~0.1%;mo:0~0.1%;nd:0~0.1%;sb:0~0.1%;zr:0~0.1%;sr:0~0.8%;zn:0~0.1%;pb:0~0.05%;杂质:0.05~0.1%;余量为al。

其中冶炼关键技术为仿生湍流永磁搅拌冶炼方法,包括永磁搅拌和声源间歇式置入流程,永磁搅拌和声源间歇式置入流程包括以下的工作循环:循环的第一步:永磁搅拌顺时针转动,角频率为w,顺时针转动的搅拌时间为t1;循环的第二步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,此时,永磁搅拌顺时针转动角频率降为w/2;循环的第三步:取出声源发射头,永磁搅拌逆时针转动,角频率为w,搅拌时间为t1,永磁搅拌停止;循环的第四步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,取出声源发射头;然后再进入循环的第一步,声源发射头的内部发出的声音为蝉鸣的录音,该声音的体积能量密度为500瓦到1000瓦每立方米,声音的体积能量密度的计算方法为,声源发射头的总功率除以冶炼炉内总的金属流体的体积。

更好地,上述的工作循环重复2次以上,完成搅拌。

更好地,上述的声源发射头放置的水平位置为冶炼炉的对称中心,放入金属流体液面下方12厘米以下的垂直位置。

更好地,上述的角频率w为60-100圈每分钟。

更好地,上述的搅拌时间为t1为5到10分钟。

更好地,上述的声音持续时间为t2为5到10分钟。

本发明高导热压铸铝合金的配方的有益效果为:

该高导热压铸铝合金在具备良好铸造性能、力学性能以及热处理性能的同时,还具备较高的导热率,使得铝合金的导热性能好。

本发明的冶炼关键技术的工作原理和有益效果为:

本发明的技术中,冶炼关键技术为仿生湍流永磁搅拌冶炼方法,采用蝉鸣的录音放入金属流体中,这样蝉鸣的特征声音振动就可以在金属流体中传播,相比于选用低频成份多的声音振动,观察发现,蝉鸣的声音振动更加能够在传播介质中产生散射和耗散,能够在金属流体表面激发出更多的波纹,究其原因,是通过仿生学原理获得:由于蝉是生活在树叶茂盛的密林中,蝉鸣的作用是为了吸引异性,但是又不能够吸引天敌,例如鸟类,由于低频、长波长的声音具有较远的传播距离和绕过障碍物的良好能力,因此,蝉鸣的声谱中低频声音强度很低,蝉鸣选择了高频声谱,这是一种进化选择的结果,由于低频、长波长的声音具有较远的传播距离,因此会吸引远距离的鸟类前来捕食,同时由于低频、长波长的声音具有绕过障碍物的良好能力,也容易导致被捕食者轻易定位,尤其是那些具有双耳听觉的鸟类,所以蝉鸣选择了高频声谱,这种特征高频声谱的耗散快,超过一定距离就和森林的背景噪声相近,高频声谱遇到障碍物容易散射,这样就会让蝉鸣在树叶和树干的散射中,分散蝉鸣的声源定位,让捕食者听到到处都是蝉鸣,难以确定鸣蝉的具体方位,因此,作为自然选择的结果,蝉鸣声谱是一种优良的高散射、耗散快的振动波谱。高散射、耗散快的振动波谱正是合金冶炼混合需要的技术参数,首先,耗散快的振动波谱确保了振动能量能够被金属流体吸收,产生流动中的失稳状态,在相同的雷诺数下,金属流体更加容易获得湍流的状态,或者湍流的程度更加混乱,这样有利于金属流体产生更多的涡流和乱流,有利于不同元素的混合,尤其是一些相溶性差的稀土元素的混合;其次,高散射的振动波谱也是有利于元素混合的,由于合金液体中并非匀质元素,不同元素的质量各不相同,轻元素例如铝,更加容易通过位移传递振动,而重的元素例如稀土元素,就难以通过位移传播振动,这些重的元素就会形成散射,导致振动声子改变传播方向,这样声子施加在重元素的动量就会增大,导致重元素获得更多的振动能量,而且越是重元素聚集的地方,越会成为散射中心,使得声音的振动破坏这种聚集,达到分散的效果。由于稀土元素普遍容易氧化,不能长期处于高温状态,因此缩短永磁搅拌时间,增加元素混合速度是现代冶炼技术的发展趋势,本发明在方法上采用仿生的仿生,提升永磁搅拌过程中的湍流程度,起到了短时间内元素均匀混合的效果。

具体实施方式

实施例1:

本实施例提供的高导热压铸铝合金,其按重量百分比计:

si:6.5%~13%;ti:0~0.1%;cu:0.01~2.0%;mn:0~0.1%;fe:0.4~1.0%;mg:0~0.3%;ni:0~0.1%;y:0~0.1%;la:0~0.1%;re:0~0.1%;mo:0~0.1%;nd:0~0.1%;sb:0~0.1%;zr:0~0.1%;sr:0~0.8%;zn:0~0.1%;pb:0~0.05%;杂质:0.05~0.1%;余量为al。

本实施例提供的冶炼关键技术为仿生湍流永磁搅拌冶炼方法,包括永磁搅拌和声源间歇式置入流程,永磁搅拌和声源间歇式置入流程包括以下的工作循环:循环的第一步:永磁搅拌顺时针转动,角频率为w,顺时针转动的搅拌时间为t1;循环的第二步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,此时,永磁搅拌顺时针转动角频率降为w/2;循环的第三步:取出声源发射头,永磁搅拌逆时针转动,角频率为w,搅拌时间为t1,永磁搅拌停止;循环的第四步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,取出声源发射头;然后再进入循环的第一步,声源发射头的内部发出的声音为蝉鸣的录音,该声音的体积能量密度为500瓦每立方米,声音的体积能量密度的计算方法为,声源发射头的总功率除以冶炼炉内总的金属流体的体积。工作循环重复2次,完成搅拌。声源发射头放置的水平位置为冶炼炉的对称中心,放入金属流体液面下方12厘米以下的垂直位置。角频率w为60圈每分钟。搅拌时间t1为5分钟。声音持续时间t2为10分钟。

实施例2:

本实施例提供的高导热压铸铝合金,其按重量百分比计:

si:6.5%~13%;ti:0~0.1%;cu:0.01~2.0%;mn:0~0.1%;fe:0.4~1.0%;mg:0~0.3%;ni:0~0.1%;y:0~0.1%;la:0~0.1%;re:0~0.1%;mo:0~0.1%;nd:0~0.1%;sb:0~0.1%;zr:0~0.1%;sr:0~0.8%;zn:0~0.1%;pb:0~0.05%;杂质:0.05~0.1%;余量为al。

本实施例提供的冶炼关键技术为仿生湍流永磁搅拌冶炼方法,包括永磁搅拌和声源间歇式置入流程,永磁搅拌和声源间歇式置入流程包括以下的工作循环:循环的第一步:永磁搅拌顺时针转动,角频率为w,顺时针转动的搅拌时间为t1;循环的第二步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,此时,永磁搅拌顺时针转动角频率降为w/2;循环的第三步:取出声源发射头,永磁搅拌逆时针转动,角频率为w,搅拌时间为t1,永磁搅拌停止;循环的第四步:冶炼炉中放入声源发射头,声音持续时间为t2,取出声源发射头;然后再进入循环的第一步,声源发射头的内部发出的声音为蝉鸣的录音,该声音的体积能量密度为1000瓦每立方米,声音的体积能量密度的计算方法为,声源发射头的总功率除以冶炼炉内总的金属流体的体积。工作循环重复2次,完成搅拌。声源发射头放置的水平位置为冶炼炉的对称中心,放入金属流体液面下方12厘米以下的垂直位置。角频率w为90圈每分钟。搅拌时间t1为10分钟。声音持续时间t2为5分钟。

上述实施例中的声源发射头的结构为,将耐高温陶瓷缸放入高温金属流体中,耐高温陶瓷缸的中间放置扩音器,扩音器表面覆盖冷却水管,冷却水管内部有冷却水循环冷却,通过鼓风机不断通入新鲜空气进入耐高温陶瓷缸内,保持耐高温陶瓷缸内部的空气冷却。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术的人,在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做各种改动和修饰,因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

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