专利名称：一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金制备方法，具体涉及一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法。
背景技术：
铝合金作为金属材料中典型的轻质材料，具有高强度、低密度、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优良特性，在机械、化工、汽车、建筑、航空、航天领域得以广泛应用。对铝合金铸锭来说，细化晶粒可使其内部组织均匀，减少偏析，提高塑性及抗拉强度，防止裂纹和缩孔等缺陷。ZLlOl 合金机械强度(GB/T1173-1995):铸态 σ b=155MPa, δ =2% ;Τ6 态σ b=225MPa, δ =1%
显然，ZLlOl铝合金力学性能低，存在不足，满足不了高承力的使用要求；同时，限于材料成分特点与技术工艺特点，也存在不足之处，如组织中易存在各种杂质、粗大针状共晶硅及含铁化合物、铝基体组织粗大等问题，影响铸造制品的力学性能提高，对ZLlOl铝合金进行稀土合金化是必要的。稀土元素具有独特的电子层结构及物理化学性质，有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋偶合特性，对铝合金的影响也相当独特。稀土元素的变质作用具有长效性及重熔稳定性特点，比其他变质剂要好，且具有较好的脱氧和脱硫能力。国内外对稀土铝合金的研究日益增多，但对于稀土 Sm作为一种合金化元素对Al-Si-Mg铸造铝合金的组织与性能的影响还未见报道，因此具有较大的研究价值。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法，Sm以合适的量加入到Al-Si-Mg合金中，能有效改善共晶硅的形态及分布，以提高合金的力学性倉泛。本发明所提供的Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金，其特征在于在Al-Si-Mg合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为O. Γ0. 9%的Sm，所述的Al-Si-Mg合金中Si的重量百分比为6. 3 6. 5%，Mg的重量百分比为O. 7 O. 8%，余量为Al。本发明是这样来实现的，制备方法为将Al-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的O. Γθ. 9%。在71(T750°C温度范围内，将上述合金熔体保温2(Γ30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3飞分钟，搅拌速度为4(Γ50转/分钟，然后再保温2(Γ30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至70(T710°C时浇铸取样。本发明的技术效果是在铝合金中加入稀土 Sm不会提高生产成本，并且稀土 Sm的加入能明显促进初生相α-Al的细化球化，使块状、针状共晶硅变为细小的纤维状，并且使得在晶界上的分布由聚集变得均匀分散，从而大幅度提高合金强度和延伸率。本发明中的稀土铸造铝合金，制备方法简单，成本低廉，加入量易于控制，且无三废污染。
图I为A1-6. 4Si-0. 75Mg合金的微观纤维组织；
图2为Al-6. 4Si-0. 75Mg-0. 9Sm合金的微观纤维组织。
具体实施例方式本发明将通过一下实施实例作进一步说明。实施实例I :首先将Al-6. 4Si-0. 75Mg (质量分数)合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750°C，待金属完全熔化后，保温20分钟，然后通入高纯氮气(纯 度为99. 999%)除气、精炼。静置后浇铸至金属模具中制得Al-Si-Mg合金铸锭，浇铸温度为710。。。实施实例2 :首先将Al-6. 3Si-0. 7Mg (质量分数)合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的O. 3%。在7500C，将上述合金熔体保温20分钟后施加搅拌，搅拌时间为3分钟，搅拌速度为40转/分钟，然后再保温20分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700 V时浇铸取样。实施实例3 :首先将Al-6. 5Si-0. 8Mg (质量分数)合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的O. 6%。在7300C，将上述合金熔体保温25分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后再保温25分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至710°C时浇铸取样。实施实例4 :首先将Al-6. 4Si-0. 75Mg (质量分数)合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的O. 9%。在740 V，将上述合金熔体保温30分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后再保温30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700 V时浇铸取样。将上述四个实施实例中获得的铸锭按GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法加工成拉伸试样，在拉伸试验机上测试不同实施实例试样的力学性能，如表I所不。从表I可以看出，随着Sm含量的增加，铸态合金的力学性能大幅增加，当Sm的含量增加到O. 9%时，合金的抗拉强度达232. 91MPa，较没有加入Sm时，合金基体提高了 34%，同时延伸率达到4. 6%，较没有加Sm的合金基体提高了 142. I %。将实施实例I和实施实例4制得的铸锭取样，经打磨、抛光、腐蚀后在光学显微镜下观察合金显微组织，如附图I (实施实例I)和附图2 (实施实例4)所示。从附图中可以看出，稀土 Sm的加入能明显促进初生相α-ΑΙ的细化球化，使共晶硅由块状、针状转变为细小的纤维状，并且使得共晶硅在晶界聚集变得均匀分散，从而大幅度提高合金强度。而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。表I. Al-Si-Mg合金添加Sm前后铸态条件下的力学性能
权利要求
1.一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金，其特征在于在Al-Si-Mg合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为O. Γ0. 9%的Sm，所述的Al-Si-Mg合金中Si的重量百分比为·6.3 6. 5%，Mg的重量百分比为O. 7 O. 8%，余量为Al。
2.—种权利要求I所述的一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金的制备方法，其特征在于JfAl-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的O. Γ0. 9%，在71(T750°C温度范围内，将上述合金熔体保温20 30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3飞分钟，搅拌速度为40 50转/分钟，然后再保温2(Γ30分钟，最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至70(T710°C时浇铸取样。
全文摘要
本发明公开了一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法，所述的Al-Si-Mg-Sm合金中Si的重量百分比为6.5~7.0%，Mg的重量百分比为0.35~0.45%，Sm的重量百分比为0.1~0.9%，余量为Al。其制备方法为首先将Al-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金。在710~750℃温度范围内，将上述合金熔体保温20~30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温20~30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。本发明的技术效果是稀土Sm的加入能有效改善共晶硅的形态及分布，细化球化晶粒，增加强化相，从而大幅度提高合金强度和延伸率。本发明中的稀土铸造铝合金，制备方法简单，成本低廉，加入量易于控制，且无三废污染。
文档编号C22C1/06GK102758108SQ201210202669
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者胡志, 邱鸿旭, 闫洪 申请人:南昌大学