一种铝合金细化变质剂以及精炼铝合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铝合金材料熔炼与加工领域，特别涉及一种A356. 2铝合金细化变质 的方法。
【背景技术】
[0002] 铝合金材料由于其材质轻、强度高、伸缩率高弹性好等优点被广泛应用于汽车、航 空等领域。尤其随着近年来汽车行业的蓬勃发展，采用铝合金材料制备汽车零部件等成为 实现轻量化的主要手段。A356. 2铝合金属于重要的汽车工业材料，尤其用来铸造轮毂等。 该种铝合金属于Al-Si-Mg系合金，Si的质量含量为6. 5% -7. 5%，由于Si质量含量较高， 属于亚共晶组织，所以通常采用添加细化剂，变质剂来达到细化变质效果，从而改善合金的 最终组织和性能。
[0003] 在A356. 2铝合金轮毂的制造过程中，目前使用最为广泛的细化剂与变质剂分别 为Al-5Ti-lB合金与Al-10Sr合金。Al-5Ti-lB合金的细化效果与基体中TiB2、TiA13的 颗粒的尺寸、形状等情况密切相关。TiB2在静置过程中有较大的偏聚倾向，导致a-A1的形 核质点会减少，因此铝液停留时间过长时会导致其细化作用大大减弱。变质剂Al-lOSr变 质效果时间较长，变质效果较好。但在实际铸造过程中，含Sr变质剂变质效果并不稳定，在 添加过程中Sr容易烧损，而且超过变质寿命后变质效果急剧衰减；另外，含Sr变质剂容易 吸气，从而带来缩孔等缺陷。
[0004] 随着细化剂、变质剂的不断研发与探索，人们发现稀土具备一定的细化变质能力。 我国是稀土储量最大的国家，随着稀土行业的快速发展，轻稀土元素镧（La)、铈（Ce)等开 发成本急剧下降，并有望大量应用于铝合金材料中。稀土元素的添加，不仅具有细化变质作 用，而且可以还起到净化熔体的作用，也因此被认为是目前最开发潜力的铝合金细化变质 剂。但是目前大量研究成果来看，其细化变质效果仍然不理想，通过添加稀土元素来改善组 织与性能成为近年来研究的重点。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种用于A356. 2铝合金的细化变质剂和精炼A356. 2 铝合金的方法。
[0006] 在本发明的描述中，Al-10Ce合金是指A1和Ce的物质的量分数为100:10的合金。
[0007] 除非另外地说明，本发明描述Al-10Ce合金的重量份数时，均指以Ce的重量为 标准计算的份数。本发明描述Al-lOCe合金所占的重量百分比时，均指换算为Ce的重量 为标准计算的占铝合金重量的百分比。例如针对1〇〇重量份的铝合金中添加1重量份的 Al-10Ce，是指添加Ce的重量为1重量份。
[0008] 在本发明的一个方面，提供了一种铝合金细化变质剂，其用于A356. 2铝合金，其 特征在于，所述的细化变质剂包括以重量计0.01-0. 05份的Ce和以重量计0.1-0. 2份的 Mg〇
[0009] 在本发明优选的方面，所述的Ce是以Al-lOCe合金形式添加的，以及Mg是以镁锭 形式添加的。
[0010] 在本发明优选的方面，所述的细化变质剂包括以重量计0. 01-0. 05份的Al-10Ce 和以重量计0. 1-0. 2份的Mg。
[0011] 在本发明优选的方面，所述的变质剂包括以重量计0.01份的Al-lOCe和以重量计 0. 2份的Mg。
[0012] 在本发明的另一个方面，提供了一种精炼A356. 2铝合金的方法，其特征在于，该 方法包括在将A356. 2铝合金熔化后，保持温度于725-735摄氏度，并且在以重量计100份 A356. 2铝合金中加入以重量计0. 01-0. 05份的Ce和以重量计0. 1-0. 2份的镁，并且搅拌均 匀；优选地，所保持的温度是730摄氏度。
[0013] 在本发明优选的方面，在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重量计 0· 01-0. 05 份的Al-10Ce和 0· 1-0. 2 份的Mg锭。
[0014] 在本发明优选的方面，在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重量计0.01份 的Al-10Ce和0. 2份的Mg锭。
[0015] 在本发明优选的方面，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min的步 骤。
[0016] 在本发明的另一个方面，还提供了前文所述的细化变质剂在精炼A356. 2铝合金 中的用途。
[0017] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法制备的精炼后的铝合金材 料。
[0018] 在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：
[0019] -种A356. 2铝合金细化变质的方法，其特征在于：向A356. 2铝合金中加 入0.01 %-0.05% (重量百分比）Ce与0.1-0. 2% (重量百分比）Mg，Mg含量提升至 0· 3-0. 4%〇
[0020] -种用于A356. 2铝合金的细化变质剂，其特征在于，所述的细化变质剂包括以重 量计0. 01-0. 05份的Ce和以重量计0. 1-0. 2份的Mg。
[0021] 在一个优选的方面，所述的Ce是以Al-10Ce合金的形式存在的。
[0022] 在本发明一个优选的方面，所述的Mg是以镁锭的形式存在的。
[0023] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种精炼A356. 2铝合金的方法，该方法包 括在将A356. 2铝合金熔化后，保持温度于725-735摄氏度，并且在以重量计100份A356. 2 铝合金中加入以重量计〇. 01-0. 05份的Ce和以重量计0. 1-0. 2份的镁，并且搅拌均匀。
[0024] 在本发明一个优选的方面，所保持的温度是730摄氏度。
[0025] 在本发明一个优选的方面，在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重量计 0· 01-0. 05 份的Al-10Ce和 0· 1-0. 2 份的Mg锭。
[0026] 在本发明一个优选的方面，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min 的步骤。
[0027] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的任一种细化变质剂在精炼 A356. 2铝合金中的用途。
[0028] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法的任一种制备的精炼后的 错合金材料。
[0029] 本发明通过在A356. 2铝合金加入少量的稀土与Mg获得细小的α-A1晶粒和球状 共晶硅颗粒。
[0030] 本发明的细化变质剂和精炼方法该细化变质剂能够实现较好的细变质效果，并且 使铝合金的α-Α1及共晶组织均有明显的细化效果，可显著提高合金的综合机械性能。
【附图说明】
[0031] 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
[0032] 图1 :按照实施例1的方法得到的铝合金试样的切面照片；以及
[0033] 图2 :按照实施例2的方法得到的铝合金试样的切面照片。
【具体实施方式】
[0034] 实施例1
[0035] 将Α356. 2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在730°C，加入合金总重量0. 2%的 Al-10Sr与0. 2%的Al-5Ti-lB，搅拌均匀后加入合金总重量0. 2%的清渣剂，同时通入氮气 除气lOmin。精炼完成后，降温到700°C静置5min，浇注成锭。对所浇铸锭进行T6热处理， 固溶温度540°C，保温280min后淬火，之后在150°C时效150min，并观察最终样品的晶粒度 (见图1 (左），热处理后照片）。晶粒度腐蚀溶液采用盐酸、硝酸与氢氟酸的混合溶液，其体 积比为15:5:1。采用试验机Zwick/Roell-ΖΟΙΟ对样品进行拉伸性能测试，测试结果如表1 所示。得到产物的试样的切面照片如图1所示。
[0036] 表1 :实施例2样品的拉伸性能
[0037]
[0038] 实施例2
[0039] 将A356. 2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在730°C，加入合金总重量0. 2% 的Al-lOCe和0. 2%的Mg锭（Mg含量99. 5% )，搅拌均匀后加入合金总重量0. 2%的清渣 剂，同时通入氮气除气l〇min。精炼完成后，降温到700°C静置5min，浇注成锭。对所浇铸 锭进行T6热处理，固溶温度540°C，保温280min后淬火，之后在150°C时效150min，并观察 最终样品的晶粒度（见图1(右），热处理后照片）。对样品进行拉伸性能测试，测试结果 如表2所示。从图1中可以发现实施例2所得样品组织更为细小，对照国标GB/T3246. 1~ 3246. 2-2000变形铝及铝合金制品组织检验方法，可以得出实施例1样品晶粒度等级为3， 实施例2样品晶粒度等级为1。对比表1与表2可以看出实施例2样品平均屈服强度比实 施例1样品提高了 30%，平均抗拉强度提高了 21%，平均延伸率提高了 20%。得到产物的 切面照片如图2所示。
[0040] 表2 :实施例2样品的拉伸性能 [0041 ]
[0042]由图1和图2的比较可以看到，经本发明的铝合金细化变质剂使得铝合金内部的 晶体结构的尺寸更小。
【主权项】
1. 一种铝合金细化变质剂，其用于A356. 2铝合金，其特征在于，所述的细化变质剂包 括以重量计0. 01-0. 05份的Ce和以重量计0. 1-0. 2份的Mg。2. 权利要求1所述的细化变质剂，其特征在于，所述的Ce是以Al-IOCe合金形式添加 的，以及Mg是以镁锭形式添加的。3. 权利要求1所述的细化变质剂，其特征在于，所述的细化变质剂包括以重量计 0? 01-0. 05份的Al-IOCe和以重量计0? 1-0. 2份的Mg。4. 权利要求1所述的细化变质剂，其特征在于，所述的细化变质剂包括以重量计0. 01 份的Al-IOCe和以重量计0. 2份的Mg。5. -种精炼A356. 2铝合金的方法，其特征在于，该方法包括在将A356. 2铝合金熔化 后，保持温度于725-735摄氏度，并且在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重量计 0. 01-0. 05份的Ce和以重量计0. 1-0. 2份的镁，并且搅拌均匀；优选地，所保持的温度是 730摄氏度。6. 权利要求5所述的方法，其特征在于，在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重 量计 0. 01-0. 05 份的 Al-IOCe 和 0. 1-0. 2 份的 Mg 锭。7. 权利要求5所述的方法，其特征在于，在以重量计100份A356. 2铝合金中加入以重 量计0? 01-0. 05份的Al-IOCe和0? 2份的Mg锭。8. 权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除 气IOmin的步骤。9. 权利要求1-4中任一项所述的变质剂在精炼A356. 2铝合金中的用途。10. 按照权利要求5-8中任一项所述的方法制备的精炼后的铝合金材料。
【专利摘要】本方法提供一种用于A356.2铝合金的细化变质剂以及精炼A356.2铝合金的方法，其特征在于，所述的变质剂包括以重量计0.01-0.05份的Ce和以重量计0.1-0.2份的Mg。本发明的细化变质剂和方法能够实现较好的细变质效果，并且使铝合金的α-Al及共晶组织均有明显的细化效果，可显著提高合金的综合机械性能。
【IPC分类】C22C1/06, C22C1/02, C22C21/04
【公开号】CN105238944
【申请号】CN201510732576
【发明人】吴大勇, 王巍, 王立生, 李振宇, 朱志华, 刘春海
【申请人】中信戴卡股份有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月30日