，加入0.3wt%的Al-5Nb-3T1-
0.5B-0.5La-0.5Er复合细化变质剂或者0.3wt %的Al_5Ti_B，静置15min，撇渣，最后将熔体浇注入预热200°C的锥形模具中，冷却后，分别得到试样3和试样4。
[0120]图4示出了添加实施例2制得的Al-5Nb-3T1-0.5B-0.5La_0.5Er复合细化变质剂及市售的Α1-5??-Β细化剂细化程度随不同冷却速度变化的规律图，细化程度随冷却速度变化呈线性关系，其斜率代表了细化剂细化效果的冷速敏感性，可见Al-5Nb-3T1-0.5B-0.5La_
0.5Er复合细化变质剂细化效果比传统的Al-5T1-B细化剂具有更低的冷速敏感性。
[0121]实施例3
[0122]Al-3Nb-2T1-0.8B-0.5La_0.5Ce 复合细化变质剂
[0123]配制复合细化变质剂的目标成分:
[0124]复合细化变质剂的目标成分为Al-3Nb_2T1-0.8B-0.5La_0.5Ce ；
[0125]用量:制备1Kg的Al-3Nb-2T1-0.8B-0.5La_0.5Ce复合细化变质剂需要3Kg的Al-
1ONb、0.2Kg纯度为99.7 %的海绵钛(Ti)、0.08Kg的纯度为99.5 %的硼(B)粉、0.05Kg的纯度为99.0wt %的金属钇(Y)、0.05Kg的纯度为99.0wt %的金属铈(Ce)、以及余量的尺寸为5 X5cm的Al块。
[0126]锭模步骤；
[0127]将石墨锭模放入电阻炉中升温至300°C时，保温3h，然后将充分预热的锭模装入感应电炉内，并在锭模上安装浇口杯，浇口杯上加装氧化镁陶瓷过滤器，以待浇注。安装有氧化镁陶瓷过滤器的浇口杯有利于复合细化变质剂熔体的洁净化。
[0128]打结坩祸步骤；
[0129]在打结坩祸步骤中坩祸选用氧化镁坩祸；
[0130]然后将氧化镁坩祸打结安装在感应电炉内，并在750°C条件下预烧结坩祸3h后，得到预处理后坩祸待用。
[0131]在本发明中，对预处理后的氧化镁坩祸需要检查其有无裂纹，以免造成熔炼时漏料，以便于感应系统顺利对坩祸内金属原料进行感应熔炼。
[0132]在装料步骤中；
[0133]为了加速炉料的恪化，Al块放在氧化镁i甘祸壁的附近，在Al块上放入Al-1ONb中间合金块，再放入海绵Ti，然后放入用铝箔包裹好的B粉末，最后在上部放入金属钇和金属铈。
[0134]炉料不得超过感应线圈的高度。
[0135]应用本发明的装料方式能够避免熔化过程中炉料的架桥，使制得的复合细化变质剂成分均匀。
[0136]熔化与精炼复合步骤；
[0137]对于炉料的熔炼采用熔炼工艺曲线进行，第一阶段功率为1K W，加热时间为40min;然后功率升至18KW(第二阶段功率)，加热时间为5min;然后功率升至35KW(第三阶段功率)，加热时间为8min;然后在功率为20KW的条件下精炼15min;断电，静置1min后，扒渣，得到洁净的熔液以备浇注。
[0138]在第一阶段后加入覆盖剂，以防止铝液氧化。所述覆盖剂为50#%的如(:1和5(^七％的1((:1组成。
[0139]在浇注步骤中；
[0140]以功率15KW给电，使洁净的熔液从坩祸中浇注到锭模中，得到目标成分的Al-3Nb-2T1-0.8B-0.5La-0.5Ce ο
[0141]铸件性能分析
[0142]将实施例3制备的Al-3Nb-2T1-0.8B_0.5La_0.5Ce复合细化变质剂应用于ZLlOl铝合金568型车轮制造，并与正常生产的轮毂性能比较，车轮轮辐(具有较低的冷却速度)的拉伸强度由200MPa提高至lj260MPa，车轮内轮缘(具有较高的冷却速度)的拉伸强度由264MPa提高到280MPa，分别提高了 30 %及6.1 % ;车轮轮辐(具有较低的冷却速度)及内轮缘(具有较高的冷却速度)的延伸率分别提高了 17.5 %及8.0 %，性能数据图见图5、图6、图7、图8所示，可见添加本发明的复合细化变质剂后，合金的机械性能得到显著提高，尤其是铸件具有较低冷速部位(厚壁部位)的性能提高程度大，显著降低了具有不同冷却速度各部位之间性能的差异。
【主权项】
1.一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂，其特征在于:该AlNbTiBRE复合细化变质剂的成分为Al-xNb-yT1-zB-kRE，，其中，其中，0.01<x<6wt%，0.01<y < 6wt% ,0.0Kz < Iwt% ,0.01<k < Iwt%，余量为Al。所述的低冷速敏感高形核能力Al -Nb-T 1-B-RE复合细化变质剂中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两种以上的混合。2.根据权利要求1所述的一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂，其特征在于:所述的低冷速敏感高形核能力Al-Nb-T1-B-RE复合细化变质剂中包含的杂质化学元素有:Fe < 0.3wt% ；Cu < 0.2wt% ；Mn < 0.1wt% ；Zn < 0.1wt% ；Ga < 0.05wt% ；S<0.05wt%o3.采用感应电炉熔炼工艺制备如权利要求1所述的一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂的方法，所述感应电炉熔炼工艺包括有打结坩祸、装料、熔化、精炼和浇注步骤;其特征在于: 配制复合细化变质剂的目标成分: 在本发明中，复合细化变质剂的目标成分为Al-xNb-yT1-zB-kRE;用量:0.01<x<6wt% ,0.01 <y < 6wt% ,0.01 <z < Iwt% ,0.01 <k < Iwt%，余量为Al。 Al元素是以Al块的形式配料； Nb元素以Al -Nb中间合金块的形式配料； B元素以B粉末或者Al-B中间合金块的形式配料； RE稀土元素以RE块或者Al-RE中间合金块的形式配料。 块体的尺寸(长与宽)为IcmX Icm?5cmX5cm。 锭模步骤； 将石墨锭模放入电阻炉中升温至200?500°C时，保温2?4h，然后将充分预热的锭模装入感应电炉内，并在锭模上安装浇口杯，浇口杯上加装氧化镁陶瓷过滤器，以待浇注。安装有氧化镁陶瓷过滤器的浇口杯有利于复合细化变质剂熔体的洁净化。 打结坩祸步骤； 在打结坩祸步骤中坩祸选用氧化镁坩祸； 然后将氧化镁坩祸打结安装在感应电炉内，并在600?800°C条件下预烧结坩祸2?4h后，得到预处理后坩祸待用。 在本发明中，对预处理后的氧化镁坩祸需要检查其有无裂纹，以免造成熔炼时漏料，以便于感应系统顺利对坩祸内金属原料进行感应熔炼。 在装料步骤中； 为了加速炉料的熔化，Al块放在氧化镁坩祸壁的附近，在Al块上放入Al-Nb中间合金块，再放入海绵Ti，然后放入用铝箔包裹好的B粉末或者Al-B中间合金块，最后在上部放入RE块或者A1-RE中间合金块。 炉料不得超过感应线圈的高度。 应用本发明的装料方式能够避免熔化过程中炉料的架桥，使制得的复合细化变质剂成分均匀。 熔化与精炼复合步骤； 对于炉料的熔炼采用熔炼工艺曲线进行，第一阶段功率为5?10KW，加热时间为20?40min;第二阶段功率为15?25KW，加热时间为5?1min;第三阶段功率为25?40KW，加热时间为5?1min;然后在功率为20?30KW的条件下精炼10?30min;断电，静置10?30min后，扒渣，得到洁净的熔液以备浇注。 在第一阶段后加入覆盖剂，以防止铝液氧化。所述覆盖剂为50的％的他(:1和50^%的KCl组成。 在浇注步骤中； 以功率10?15KW给电，使洁净的熔液从坩祸中浇注到锭模中，得到目标成分的Al-xNb-yT1-zB-kREo4.根据权利要求3所述的采用感应电炉熔炼工艺制备如权利要求1所述的一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂的方法，其特征在于:制得的Al-4Nb-3Τ?-Β-0.5La-0.5Ce复合细化变质剂对ZLlOl铝合金进行晶粒细化变质处理，平均晶粒大小细化至200微米，二次枝晶间距细化至约28微米。5.根据权利要求3所述的采用感应电炉熔炼工艺制备如权利要求1所述的一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂的方法，其特征在于:制得的Al-5Nb-3Τ?-0.5B-0.5La-0.5Er复合细化变质剂比Al_5Ti_B细化剂具有更加的冷速敏感性。6.根据权利要求3所述的采用感应电炉熔炼工艺制备如权利要求1所述的一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂的方法，其特征在于:制得的Al-3Nb-2Τ?-0.8B-0.5La-0.5Ce复合细化变质剂应用于ZLlOl铝合金568型车轮制造，并与正常生产的轮毂性能比较，车轮轮辐的拉伸强度由200MPa提高到260MPa，车轮内轮缘的拉伸强度由264MPa提高到280MPa，分别提高了 30 %及6.1 % ;车轮轮辐及内轮缘的延伸率分别提高了.17.5%及 8.0%。
【专利摘要】本发明公开了铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂及其制备方法，其成分为Al-xNb-yTi-zB-kRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤6wt％，0.01＜z≤1wt％，0.01＜k≤1wt％，余量为Al；其中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两者以上的混合。制备工艺简单，能精确地控制成分。利用该复合细化变质剂对铝合金进行处理，细化效果及变质效果优异，且对形状复杂、薄厚不同的铸件各部位，即冷速不同各部位细化效果的冷速敏感性低，所得合金的机械性能显著提高，显著降低了具有不同冷却速度各部位之间性能的差异。
【IPC分类】C22C21/00, C22C1/06, C22C1/03
【公开号】CN105568022
【申请号】CN201511031473
【发明人】张花蕊, 张虎
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月31日