一种铝合金细化剂材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金熔炼领域，具体地涉及一种细化铝合金的合金细化剂材料。
【背景技术】
[0002]铝是地壳中蕴藏最丰富的金属元素；铝的密度小，塑性高，延展性好，具有良好的铸造性能，表面有致密的氧化膜保护，抗腐蚀性能好。铸造铝合金是在纯铝的基础上加入其他金属或非金属元素，不仅保持了纯铝的基本性能，而且由于合金化及热处理的作用，使铝合金具有良好的综合性能。铝硅铸造合金是以硅为主要二级元素，一般Si量控制在4%?22%, Al-Si系合金具有良好的铸造性能(如流动性、收缩率、抗热裂性、气密性等)。A356合金属于Al-Si系合金，由于其具有优良的综合性能，被广泛用于铸造各种壳体零件、汽车车轮、飞机的泵体、飞机配件、汽车变速箱、轿车底板配件等。
[0003]目前国际汽车行业中，经常采用A356铝合金来铸造各种车轮。A356铝合金是Al-S1-Mg系合金，其主要组织是初生α-Al和共晶组织(α-ΑΙ+共晶娃)，其中共晶娃呈现粗大针状，这种粗针状组织将会严重割裂基体降低合金的机械性能。因此需要进行变质处理，来改善其组织形貌，进而提高合金的机械性能。本发明就是为了开发出新型的变质剂。因此，目前迫切需要一种符合Α356.2合金化学要求并且提高其组织结构并进一步提高其力学性能，使其达到车轮生产的要求的细化剂。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是提供一种符合Α356.2合金化学要求并且提高其组织结构并进一步提高其力学性能，使其达到车轮生产的要求的细化剂。
[0005]为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案:
[0006]在本发明的一个方面，提供了一种铝合金细化剂，其特征在于，以物质的量分数计所述的铝合金细化剂是包括40-60份的Zr、25-45份的Cu、l_15份的Al、l_10份的Pd和1-10份的Nb的非晶合金。
[0007]在本发明的一个优选的方面，所述的铝合金细化剂以物质的量分数计，包括50份的Zr、35份的Cu、7份的Al、5份的Pd和3份的Nb。
[0008]在本发明的一个优选的方面，所述的铝合金细化剂是通过快速冷却来制备的。
[0009]在本发明的一个优选的方面，所述的快速冷却是将锆、铜、铝、钯和铌在900-1000°C的温度下熔化，并且通过单辊甩带机制备而成。
[0010]在本发明的一个优选的方面，所述的铝合金细化剂是通过以下的方法来制备的:
[0011](I)将纯金属锆、铜、铝、钯和铌按一定比例混合，在真空电弧炉中预抽真空至10_3Pa以下，充入氩气(优选地，分压0.02-0.05MPa)后进行熔炼，反复熔炼5次，制得成分均匀的母合金；以及
[0012](2)将步骤(I)中所述母合金破碎成小块，置于石英管内，单辊甩带机预抽真空至10_3Pa以下，充入氩气(优选地，分压0.05-0.1MPa)后用感应加热将石英管中的母合金熔化，液体合金温度为900-1000 °C，调整铜辊转速3000-4000r/min，用氩气将液体合金喷出至铜辊表面，制得非晶态合金条带。
[0013]在本发明的另一个方面，还提供了制备前文所述的铝合金细化剂的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤:
[0014](I)将纯金属锆、铜、铝、钯和铌按一定比例混合，在真空电弧炉中预抽真空至10_3Pa以下，充入氩气(优选地，分压0.02-0.05MPa)后进行熔炼，反复熔炼5次，制得成分均匀的母合金；以及
[0015](2)将步骤(I)中所述母合金破碎成小块，置于石英管内，单辊甩带机预抽真空至10_3Pa以下，充入氩气(优选地，分压0.05-0.1MPa)后用感应加热将石英管中的母合金熔化，液体合金温度为900-1000 °C，调整铜辊转速3000-4000r/min，用氩气将液体合金喷出至铜辊表面，制得非晶态合金条带。
[0016]在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案:
[0017]在本发明的一个方面，提供了一种熔炼铝合金的方法，其特征在于，该方法包括使用细化剂处理铝合金的步骤，并且所述的细化剂是锆-铜-铝-钯-铌非晶合金，其特征在于，以物质的量分数计所述的非晶合金包括40-60份的Zr、25-45份的Cu、l_15份的Al、1-10份的Pd和1-10份的Nb ;优选地，所述的非晶合金以物质的量分数计，包括50份的Zr、35份的Cu、7份的Al、5份的Pd和3份的Nb。
[0018]在本发明一个优选的方面，所述的锆-铜-铝-钯-铌非晶合金是通过快速冷却来制备的；优选地，所述的快速冷却是将锆、铜、铝、钯和铌在……温度下熔化，并且通过单辊甩带机制备而成。
[0019]在本发明一个优选的方面，所述的锆-铜-销-钮-铌非晶合金是通过以下的方法来制备的:
[0020](I)将纯金属锆、铜、铝、钯和铌按一定比例混合，在真空电弧炉中预抽真空至10_3Pa以下，充入氩气(分压0.02-0.05MPa)后进行熔炼，反复熔炼5次，制得成分均匀的母合金；以及
[0021](2)将步骤(I)中所述母合金破碎成小块，置于石英管内，单辊甩带机预抽真空至KT3Pa以下，充入氩气(分压0.05-0.1MPa)后用感应加热将石英管中的母合金熔化，液体合金温度为900-1000°C，调整铜辊转速3000-4000r/min，用氩气将液体合金喷出至铜辊表面，制得非晶态合金条带。
[0022]在本发明一个优选的方面，在细化处理中，按照待处理铝合金的重量的0.15?0.80wt%加入锆-铜-铝-钯-铌非晶合金。
[0023]在本发明一个优选的方面，在细化处理中包括步骤:(1)将待处理铝合金在750-800摄氏度下进行熔化，并除渣除气；以及(2)按照待处理铝合金的重量的0.15?0.80wt%加入锆-铜-销-钮-铌非晶合金，保温5-120分钟，并进行除气。
[0024]在本发明一个优选的方面，步骤⑴中的熔化温度是790摄氏度，步骤⑵中按照待处理铝合金的重量的0.20wt%加入锆-铜-销-钮-铌非晶合金。
[0025]在本发明一个优选的方面，步骤⑴中的熔化温度是790摄氏度，步骤⑵中按照待处理铝合金的重量的0.60wt%加入锆-铜-铝-钯-铌非晶合金。
[0026]在本发明一个优选的方面，步骤⑵中保温5-120分钟；例如，保温5、10、30、45或者60分钟ο
[0027]在本发明其他的方面，还提供了按照前文所述的方法制备得到的铝合金。
[0028]在本发明其他的方面，还提供了前文所述的铝合金在铸造铝合金车轮中的用途。
[0029]在本发明的其他方面，提供了以下的技术方案:
[0030]在本发明的一个方面，提供了一种添加锆-铜-销-钮-铌非晶条带中间合金变质处理A356铝合金的工艺方法，其特征在于:包括以下步骤:
[0031]步骤一、利用单辊甩带机制备锆-铜-铝-钯-铌非晶条带:按照Zr的原子百分比为40% -60%,Cu的原子百分比为25% -45%,Al的原子百分比为1% -15%，Pd的原子百分比为l%-10%，Nb的原子百分比为1%-10%配置原料，首先将该原料放在非自耗电弧熔炼炉中进行熔炼，然后将该熔炼后的合金放于单辊甩带机中制备出锆-铜-铝-钯-铌非晶条带；
[0032]步骤二、熔炼精炼:以A356铝合金为合金原料，A356铝合金化学成分要求如表I所示，以步骤一制得的锆-铜-铝-钯-铌非晶条带作为中间合金，将A356铝合金放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750-800°C，在该熔炼温度下放入合金原料保温30-50min至A356合金原料完全熔化，除渣搅拌30S，通入Ar气、队或其他惰性气体3_30min进行除气，保温5-15min后除渣；按照合金原料的质量百分比为0.2-0.6%加入步骤一制得的锆-铜-铝-钯-铌非晶条带，在750-800°C保温5-120min ;保温过程中通入Ar气、队或其他惰性气体3-30min进行除气，保温结束后，除渣搅拌3_5min后取出坩祸放于空气中。
[0033]步骤三、重力铸造:待铝熔体温度为700-750°C时，除渣，将铝熔体浇铸于预热至200°C的铸铁模具中，自然空冷后形成铝合金棒材；
[0034]步骤四、热处理:将铸铁模具中的铝合金棒材进行热处理，包括，
[0035]固溶处理:将该铝合金棒材在为535±5°C的热处理炉中保温2?6小时，保温结束后在20S内转移至70-90°C的热水中进行淬火处理，棒材在热水中停留2-5min取出；
[0036]时效处理:淬火处理结束后，将棒材转移至130_160°C之间的热处理炉中保温3