一种用于铝合金精炼的变质剂、使用其精炼铝合金的方法及得到的铝合金的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于铝合金精炼的变质剂、使用该变质剂来精炼铝合金的方法以及精炼得到的铝合金。所述的变质剂包含Al和重量计由3?5份的Ce，1?3份的Mg和3?5份的Sr。使用本发明所述的铝合金精炼变质剂及变质方法时，能够使该变质剂实现显著的变质效果，具体表现为共晶硅绝大部分为颗粒状，且部分颗粒尺寸减小至纳米级别。
【专利说明】
一种用于铝合金精炼的变质剂、使用其精炼铝合金的方法及得到的铝合金
技术领域
[0001 ]本发明属于铝合金材料精炼与加工领域，特别涉及一种用于A356.2铝合金精炼的变质剂及方法。
【背景技术】
[0002]A356.2铝合金属于重要的工业材料，在汽车、航空、军用领域中占有重要地位。尤其在汽车行业，经常用来铸造轮毂、转向节、控制臂等等。其材质轻、强度高、伸缩率高弹性好等优点被认为是当前汽车实现轻量化的重要原材料。A356.2铝合金属于Al-S1-Mg系合金，Si的质量含量为6.5%-7.5%，Mg的质量含量为0.25%-0.35%，由于Si质量含量较高，属于亚共晶组织，所以一般必须经过变质处理来达到共晶硅细化效果，从而改善合金的组织和性能。
[0003]在A356.2铝合金轮毂的制造过程中，目前使用最为广泛的为含Sr的中间合金变质剂(Al-1OSr)。含Sr变质剂变质效果时间较长，变质效果较好，且在变质过程中不产生污染。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，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]稀土被认为是最具开发潜力的变质剂，近几年来，一直是铝合金变质方面的研究热点。我国是稀土产量最大的国家，随着稀土行业的蓬勃发展，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。但目前来说，其变质效果仍然不理想，加强稀土元素的变质作用一直是多年来研究的重点；另外，复合变质的研究也因为稀土用量较大，效果不稳定，成本较高等原因而停滞不前。如何找到一种激发稀土变质作用的方法用以降低稀土用量、以及相关的变质方法成为研究的重点。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的是提供一种新的变质试剂及变质方法。
[0006]在本发明的一个方面，提供了一种用于铝合金精炼的变质剂，其特征在于，所述的变质剂包含Al和重量计由3-5份的Ce，1-3份的Mg和3-5份的Sr。
[0007]在本发明优选的方面，所述的变质剂是以Al-Sr-Ce-Mg合金的形式存在的。
[0008]在本发明优选的方面，以重量计100份的变质剂中含5份Sr，3份Ce和2份Mg，余量为AL.
[0009]在本发明的另一个方面，提供了使用前文所述的变质剂来精炼铝合金的方法，其特征在于，在精炼的招合金中加入以招合金重量计0.1 % -0.2 %的前文所述的变质剂。
[0010]在本发明优选的方面，所述的铝合金是A356.2铝合金。
[0011 ]在本发明优选的方面，所述的方法包括步骤:将铝合金熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在铝液中加入以铝合金重量计0.1%-0.2%的所述变质剂，并且搅拌均匀。
[0012]在本发明优选的方面，所保持的温度是735摄氏度。
[0013]在本发明优选的方面，所述的方法在搅拌均匀之后，还包括通入氮气除气1min的步骤。
[0014]在本发明优选的方面，所述的方法选自下面的方法之一:(A)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735 °C，加入合金总重量0.2%的清渣剂，同时通入氮气除气lOmin，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min;(B)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2%的Al-1OSr，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1min，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min;以及(C)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量
0.2%的Al-5Sr-3Ce-2Mg变质剂，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，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min;
[0015]在本发明的其他方面，还公开了按照前文所述的方法精炼得到的铝合金。
[0016]在本发明的其他方面，还公开了以下的技术方案:
[0017]该高效变质剂Al-Sr-Ce-Mg的特征在于:所述的变质剂包括以重量计3-5份的Ce，以重量计1-3份的Mg和以重量计3-5份的Sr，其中Ce+Mg+Sr以重量计不小于7份。
[0018]结合Sr的变质使变质效果显著增强，利用Ce的加入保证Sr不易烧损。为了实现以上的发明目的，本发明提供了一种A356.2铝合金变质的方法，其特征在于:向A356.2铝合金中加入0.1 % -0.2 % (重量百分比)Al -Sr-Ce-Mg变质剂，利用Mg激发Ce在A356.2铝合金中变质作用，同时，
[0019]在本发明一个优选的方面，所述的Mg、Ce、Sr是以Al-Sr-Ce-Mg合金的形式存在的。
[0020]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725-745摄氏度，并且在铝液中加入以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.1-0.2份的Al-Sr-Ce-Mg变质剂，并且搅拌均匀。
[0021]在本发明一个优选的方面，在以重量计100份Al-Sr-Ce-Mg变质剂中含5份Sr，3份Ce 和 2 份Mg，即 Al-5Sr-3Ce-2Mg。
[0022]在本发明一个优选的方面，所保持的温度是735摄氏度。
[0023]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0.2份的Al-Sr-Ce-Mg变质剂。
[0024]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1min的步骤。
[0025]在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的任一种变质剂在精炼A356.2铝合金中的用途。
[0026]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铝合金材料。
[0027]本发明通过在A356.2铝合金加入少量的Al-Sr-Ce-Mg变质剂来获得细小的球状共晶娃颗粒。
[0028]本发明的变质剂及方法加强了对A356.2铝合金的变质效果，铸锭后共晶硅尺寸有明显减小，形态为颗粒状，部分共晶Si颗粒尺寸为纳米级别，明显优于Al-1OSr变质剂的变质效果。
【附图说明】
[0029]以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中:
[0030]图1:实施例1的方法得到的铝合金锭的铸态的金相照片，其中图1A是该铝合金铸态的100X金相照片，图1B是该铝合金铸态的500X金相照片；
[0031]图2:实施例2的方法得到的铝合金锭的铸态的金相照片，其中图2A是该铝合金铸态的100X金相照片，图2B是该铝合金铸态的500X金相照片；
[0032]图3:实施例3的方法得到的铝合金锭的铸态的金相照片，其中图3A是该铝合金铸态的100X金相照片，图3B是该铝合金铸态的500X金相照片。
【具体实施方式】
[0033]金相观察采用ZEISS Ax1 Observer Alm金相显微镜来进行。
[0034]实施例1
[0035]将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2 %的清渣剂，同时通入氮气除气1min，气体流量lL/min。精炼完成后，降温到715°C静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图1)，此外为避免冷速掩盖变质结果，模具温度均于300°C保温3小时以上。从金相照片中可以看出，在不进行变质直接浇铸成锭的情况下，共晶硅主要呈现出长杆状及长条状，这表明在未添加变质剂时，变质效果很差。
[0036]实施例2
[0037]将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2 %的Al-1OSr，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，气体流量lL/min。精炼完成后，降温到715°C静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图2)，此外为避免冷速掩盖变质结果，模具温度均于300°C保温3小时以上。从金相照片中可以看出，在使用Al-1OSr变质剂的情况下，共晶硅呈现纤维状及少量颗粒状，这表明Al-1OSr具有优良的变质效果；。
[0038]实施例3
[0039]将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2%的Al-5Sr-3Ce-2Mg变质剂，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，气体流量lL/min。精炼完成后，降温到715°C静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图3)，此外为避免冷速掩盖变质结果，模具温度均于300°C保温3小时以上。从金相照片中可以看出，在使用Al-5Sr-3Ce-2Mg变质剂的情况下，共晶硅主要呈现颗粒状，经测量大部分共晶娃颗粒在I微米以下，即纳米级别。这表明Al-5Sr-3Ce-2Mg变质剂的变质效果优于Al-1OSr变质剂。
【主权项】
1.一种用于铝合金精炼的变质剂，其特征在于，所述的变质剂包含Al和重量计由3-5份的Ce，1-3份的Mg和3-5份的Sr。2.根据权利要求1所述的变质剂，其特征在于，所述的变质剂是以Al-Sr-Ce-Mg合金的形式存在的。3.根据权利要求1所述的变质剂，其特征在于，以重量计100份的变质剂中含5份Sr，3份Ce和2份Mg，余量为Al。4.使用权利要求1-3任一项所述的变质剂来精炼铝合金的方法，其特征在于，在精炼的铝合金中加入以铝合金重量计O A0A-0.2%的前文所述的变质剂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的铝合金是A356.2铝合金。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤:将铝合金熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在铝液中加入以铝合金重量计0.1%-0.2%的所述变质剂，并且搅拌均匀。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所保持的温度是735摄氏度。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法在搅拌均匀之后，还包括通入氮气除气1min的步骤。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法选自下面的方法之一: (A)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2%的清渣剂，同时通入氮气除气I Omin，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min; (B)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2%的Al-1OSr，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，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min;以及 (C)将A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735°C，加入合金总重量0.2%的Al-5Sr-3Ce-2Mg变质剂，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，气体流量lL/min;精炼完成后，降温到715°C静置5min。10.按照权利要求4-9中任一项所述的方法精炼得到的铝合金。
【文档编号】C22C21/00GK106086536SQ201610693074
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610693074.7, CN 106086536 A, CN 106086536A, CN 201610693074, CN-A-106086536, CN106086536 A, CN106086536A, CN201610693074, CN201610693074.7
【发明人】吴大勇, 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