专利名称：一种非树枝晶铝合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种非树枝晶铝合金的制备方法，特别是非树枝晶铝合金金属坯料的制备方法。
非树枝晶金属成形(半固态成形)是融合了铸造和锻造工艺特点的金属制造方法，该方法具有节约能源、延长模具寿命、提高产品质量和性能及便于大规模自动化生产之优点。非树枝晶金属成形的前提是必须先生产出非树枝晶组织的金属坯料，这种坯料的组织与常规铸造所得的树枝晶状组织不同，其初生相具有颗粒状即非树枝晶状的特点，使其在固液两相区具有良好的触变性能，在一定的剪切作用下，其粘度急剧下降，从而可利用普通的压铸、挤压、模锻、注射等成形方法实现半固态金属成形。现有制备非树枝晶金属的方法有两类。其一是在液态金属的凝固过程中进行强烈搅动，使凝固过程中易于形成的初生固相的树枝晶网络骨架被打碎，而保留分散、均匀的颗粒状组织形貌，得到半固态金属。如美国专利3902544(1975)提出了一种采用机械搅拌来制备非树枝晶金属的方法；美国专利3995678(1976)也提出了采用电磁搅拌又称磁流体力学法(MHD)来制备非树枝晶金属的方法。其二是对具有普通树枝晶组织的铸锭施加作用力，使其产生形变，并在随后的热处理过程中使初生相转变为颗粒状，从而得到非树枝晶金属。例如美国专利4.415.374(1983)提出了应变诱导熔化激活法(Strain Induced MeltActivation S1MA)制备非树枝晶金属。上述方法一的不足是，机械搅拌设备庞大，且在金属凝固过程中搅拌器与金属液始终有接触，易造成金属液污染；电磁搅拌虽克服了机械搅拌的不足，但电能消耗较大，设备也较复杂。上述方法二的不足是生产成本昂贵，仅适合生产小尺寸的坯料。
本发明的目的是提供一种非树枝晶铝合金的制备方法，它具有工艺简单、操作方便、成本低和不受坯料尺寸限制之优点。
为实现上述目的，本发明是这样实现的铝合金经常规的熔化、去渣、除气、精炼后，在处于650-720℃之间温度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入晶粒度为50-300nm的Al-Si合金粉末，Al-Si合金粉末，由Al粉和Si粉按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例混合后经常规机械合金化而成，再进行搅拌使Al-Si合金粉末均匀分布在母液中，经自然冷却至室温即可获得非树枝晶铝合金。
上述Al-Si合金粉末的最佳配比为Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt的比例混合。
本发明由于仅需在铝合金母液中加入Al-Si合金粉末，即可方便的获得非树枝晶铝合金，既克服了原有方法中机械搅拌设备庞大、易污染、电能消耗较大、生产成本昂贵和受坯料尺寸限制的不足，又具有工艺简单、操作方便、金属液无污染、不受坯料尺寸限制和成本低之优点。此外，本发明还具有细化初生相和共晶组织的作用，既可制备非树枝晶铝合金，又可细化常规铝合金铸造过程中的晶粒，使材料性能进一步提高，并可与流变铸造相结合，以提高流变铸造工艺的实用性和可靠性。
下面给出本发明的实施例及工艺流程图，并作进一步说明
图1、为本发明的工艺流程图；图2、为本发明获得的ZL101A合金的组织形貌图；图3、普通的ZL101A合金的组织形貌图。
按图1所示，Al粉和Si粉，按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例称重配料，其最佳配比为Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt，然后进行机械合金化，用X射线衍射测定Al-Si合金粉末的晶粒度，得到晶粒度为50-300nm的Al-Si合金粉末，即同质Al-Si促变形核剂。普通的ZL101A合金经过常规的熔化、去渣、除气、精炼处理后，在处于650-720℃之间温度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入上述同质Al-Si促变形核剂，经简单搅拌后使其均匀分布在母液中，然后进行浇注、自然冷却至室温，即可获得非树枝晶铝合金料坯。
图2是采用图1的工艺流程获得的ZL101A合金的组织形貌图，在图2中白色部分为初生α-Al相，呈现出玫瑰花形和椭圆形的混合形态，黑色部分为共晶Si组织，呈较细小的针状和片状，即在形成半固态合金的同时共晶组织也得到了细化，使材料性能进一步提高。
图3是普通的ZL101A合金的组织形貌图，在图3中白色部分为初生α-Al相，呈现明显的发达的树枝晶状组织，黑色部分为共晶组织，呈针状和片状。
权利要求
1.一种非树枝晶铝合金的制备方法，包括铝合金经常规的熔化、去渣、除气、精炼后，其特征在于在处于650-720℃之间温度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入晶粒度为50-300nm的Al-Si合金粉末，Al-Si合金粉末由Al粉和Si粉按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例混合后经常规机械合金化而成，再进行搅拌使Al-Si均匀分布在母液中，经自然冷却至室温。
2.据权利要求1所述的一种非树枝晶铝合金的制备方法，其特征在于Al-Si合金粉末，由Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt的比例混合而成。
全文摘要
本发明涉及一种非树枝晶铝合金的制备方法,特别是非树枝晶铝合金金属坯料的制备方法。包括铝合金经常规的熔化、去渣、除气、精炼后,在处于650－720℃之间温度的母液中按0.1－2.0%wt的比例加入晶粒度为50－300nm的Al－Si合金粉末,再进行搅拌使Al－Si均匀分布在母液中,经冷却至室温即可获得非树枝晶铝合金。本发明的优点是:工艺简单、操作方便和成本低,可细化铝合金铸造中的晶粒,提高流变铸造的实用性和可靠性。
文档编号C22C1/03GK1363707SQ0110511
公开日2002年8月14日 申请日期2001年1月9日 优先权日2001年1月9日
发明者许珞萍, 邵光杰, 戴宗琳, 朱明原, 史文 申请人:上海大学