本发明属于铝基复合材料熔体处理
技术领域：
，涉及一种铝基复合材料熔体处理的方法。
背景技术：
：铝合金熔体处理是铝合金铸造过程中的重要步骤之一，其作用是将铝合金溶体中的非金属夹杂物和气体等有损铸件质量的杂质清除，以得到纯净的熔体，保证获得优质的铸件。铝合金熔炼的方法较多，总的可以分为两类：吸附净化法和非吸附净化法。非吸附净化法在实际铸造生产中应用较少，侧重在实验室研究。吸附净化法又可分为气泡浮游净化法、氯盐净化法、溶剂净化法以及复合净化法四种。对于一般的铝合金熔液，目前行业内一般采用气泡浮游净化法，其处理方法如下：将惰性气体(如氩气)通过石墨杆及石墨转子吹入合金液，石墨杆及石墨转子高速旋转，将从导管中通入的氩气打散成非常小的气泡，减小气泡直径，使氩气表面积增大，更有利于与合金液中的氢及杂质接触，使氩气弥散于合金液中，慢慢上浮，达到除气效果。同时采用了高纯度的石墨转子，避免了反应后杂质对合金熔液的二次污染及避免了合金增铁，又无环境污染，除气效果好。铝基复合材料是在zalsi7mg铸造铝合金熔体中，通过加入含钛、含硼的盐，在高温下进行化学反应，原位生成二硼化钛(tib2)，通过控制tib2的分布、颗粒大小及数量，在zalsi7mg熔体中形成均匀分布的亚微米级tib2陶瓷颗粒增强相，而形成的金属基复合材料。铝基复合材料熔体处理方法不同于一般铝合金，先要进行变质处理，后再进行熔炼处理，至今还未有一套定型的熔体处理方法，为此迫切需要一套合理的工艺对铝基复合材料进行熔体处理。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铝基复合材料熔体处理的方法。具体为提供了一种利用含二硼化钛陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的熔体处理方法。铝合金熔炼处理是铝合金铸造过程中的重要步骤之一，其作用是将铝合金溶体中的非金属夹杂物和气体等有损铸件质量的杂质清除，以得到纯净的熔体，从而获得优质的铸件。铝基复合材料熔炼方法不同于一般铝合金，先要进行变质处理，后再进行熔炼处理，现在还没有一套成型的熔体处理方法，为此迫切需要一套合理的工艺对铝基复合材料进行熔炼处理。本发明有效解决了铝基复合材料通过变质处理和精炼处理，改善复合材料熔体内部质量的问题，为利用铝基复合材料制备优质铸件提供了基础，实现了提高铝基复合材料铸件内部质量的目标。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明提供了一种铝基复合材料熔体处理的方法，所述熔体处理的方法包括将铝基复合材料进行变质处理的步骤和喷粉除气精炼处理的步骤。优选地，所述铝基复合材料包括亚微米级tib2增强zalsi7mg铝合金。优选地，所述变质处理的步骤具体包括：将铝基复合材料熔化形成熔体，加入锑和碲搅拌溶解。优选地，所述锑的加入量为熔体质量的0.5～1.0％，所述碲的加入量为熔体质量的0.5～1.5％。锑加入量过高，会导致过变质，反而恶化性能；加入量过低，会导致变质效果不佳。碲加入量过高，会导致熔体夹渣；加入量过低，会导致变质效果不佳。优选地，在熔体温度为700±10℃时加入锑，在熔体温度为720±10℃时加入碲。优选地，所述喷粉除气精炼处理的步骤具体包括：将经变质处理后的熔体在750±20℃时，采用喷粉除气机将氩气和精炼剂喷射入熔体中。优选地，所述将氩气和精炼剂喷射入熔体后，反应一段时间，并在反应的过程中持续通入氩气进行除气。本发明的喷粉除气过程包括喷粉和除气：先氩气裹着粉一起喷，将载有精炼剂喷射入熔体，喷射完后反应一段时间；在反应的过程中再持续通入氩气，达到除气除渣的目的。优选地，所述精炼剂包括氯化物盐和氟化物盐，精炼剂用量为熔体总重量的0.5～2.0％。更优选地，所述氯化物盐包括licl、mgcl2，氟化物盐包括lif、mgf2。优选地，所述喷粉除气机为旋转式喷粉除气机，转速为250～350r/min。优选地，所述喷射时间为10～30min。优选地，所述喷射时氩气流量为10～20l/min，除气时氩气流量为5～15l/min。铝基复合材料的熔体处理与一般zalsi7mg铸造铝合金基本相同；区别在于，在熔化过程中为防止铝基复合材料在熔化过程中发生氧化和水汽反应，须在合金熔液表面覆盖一层氯化物盐与氟化物盐的混合物(包括但不限于)；另外，还需加入变质剂锑(sb)和碲(te)进行变质处理，加入精炼剂(包括但不限于)进行除气、除渣精炼处理。最终精炼完成的合金熔液温度需控制在750±20℃范围内。铝基复合材料基体为zalsi7mg铝合金，在凝固过程中硅相会变粗大并呈针状，从而切割基体组织，进而严重影响材料力学性能，特别是延伸率，因此必须进行变质处理。变质就是将硅相圆整化和细化，本方法中采用锑和碲联合变质(包括但不限于)，其中碲以单质形式加入，锑以alsb4中间合金形式加入。alsb4中间合金加入时熔体的温度控制在700±10℃，加入量占熔体质量的0.5～1.0％；碲单质加入时熔体的温度控制在720±10℃，加入量占熔体质量的0.5～1.5％。经变质处理后，由于变质元素锑和碲的共同作用，有效阻止了硅相的长大，使得硅相的形貌明显细化，再结合后续t6热处理，使硅相进一步断裂分解成球粒状，较大的硅相边角也由原来的针状结构变为圆角。在变质和热处理的共同作用下，使铝基复合材料内部的硅相形貌得到较好的改善，明显提高了材料的力学性能，尤其是延伸率。铝基复合材料的熔体在熔炼时必须进行除气、除渣精炼处理。对于通常的铝合金熔体，目前行业内较为先进的精炼除气采用除气机旋转喷吹惰性气体的方法，即将惰性气体氩气通过石墨杆及石墨转子吹入合金液，石墨杆及石墨转子高速旋转，将从导管中通入的氩气打散成非常小的气泡，减小气泡直径，使氩气表面积增大，更有利于与合金液中的氢及杂质接触，使氩气弥散于合金液中，慢慢上浮，达到除气效果。同时采用了高纯度的石墨转子，避免了反应后杂质对合金熔液的二次污染及避免了合金增铁，又无环境污染，除气效果好。但对于铝基复合材料的精炼，由于材料本身在制备过程中含有大量的非金属夹杂物，单独采用旋转喷吹惰性气体的方法很难将合金熔液内的非金属夹杂物去除，必须采用更为先进的“氩气惰性气体+精炼剂”净化方法，即喷粉除渣除气法。喷粉除渣除气法就是以惰性气体为载体将精炼剂吹入合金熔液内发生吸附、溶解和化学反应，达到除气、除渣的目的。在这个过程中，惰性气体主要为输送精炼剂的载体，同时兼有除气、除渣的作用。精炼剂能使合金熔液表面的氧化膜破碎为细小颗粒并将其吸附和溶解，使合金熔液中的氢很容易逸出进入精炼气泡中；同时精炼剂吸附和溶解合金熔液中的al2o3夹杂物，除去了吸附在al2o3中的水汽，并且通过在合金熔液内发生化学反应生成n2、co2、c2cl、c12等气体微小气泡，当这些气泡上浮时将氢和非金属夹杂物带出合金熔液表面，同时通过精炼剂对非金属夹杂物的润湿，使夹杂物吸附在精炼剂液滴上一起上浮于合金熔液表面。本方法的复合材料熔体精炼工艺方法具体为：采用旋转式喷粉除气机，称取复合材料熔体总重量0.5～2.0％的精炼剂，氯化物盐与氟化物盐的混合物(包括但不限于)，加入喷粉除气机内，并按下表1设定除气机的参数。当合金溶液温度稳定到达750±20℃时，启动除气机按表1参数进行第一次精炼除气，注意喷粉除气机的石墨杆在伸入合金熔液前必须经过预热处理(温度150～200℃)；精炼除气完成后，人工扒去合金熔液表面的铝渣，等待浇注。表1旋转式喷粉除气机参数转子转速250～350r/min喷射时间10～30min喷粉时氩气流量10～20l/min除气时氩气流量5～15l/min现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明首次开发了一套合理的针对亚微米级tib2增强铝合金复合材料的熔体处理方法，其精炼过程采用“氩气惰性气体+精炼剂”净化方法，除气除渣效果明显优于现有的净化方法。2、本发明通过加入变质剂锑(sb)和碲(te)进行变质处理，加入精炼剂进行除气、除渣精炼处理，有效解决了铝基复合材料通过变质处理和精炼处理，改善复合材料熔体内部质量的问题，为利用铝基复合材料制备优质铸件提供了基础，实现了提高铝基复合材料铸件内部质量的目标。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。实施例1本实施例提供了一种铝基复合材料熔体处理的方法，所述熔体处理的方法包括将铝基复合材料进行变质处理的步骤和喷粉除气精炼处理的步骤。称取铝基复合材料合金锭(tib2增强zalsi7mg铝合金)250kg，alsb4中间合金2.5kg(铝合金熔体总重量1.0％)，碲(te)2.5kg(铝合金熔体总重量1.0％)，精炼剂，氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂2.5kg(铝合金熔体总重量1.0％)。将复合材料锭放入电阻炉中熔化,当熔体开始熔清时，在表面撒一层精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物，以保护溶液不与空气直接接触。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达700±10℃时，加入alsb4中间合金；熔体温度升至720±10℃时，采用钟罩将碲(te)压入熔体底部，并搅拌使之完全溶解。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达750±20℃时，将预热过的精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂加入喷粉除气机内，按表1设定喷粉除气机参数，并开始进行喷粉除气精炼处理，除气过程中合金温度要在750±20℃范围内。表1旋转式喷粉除气机参数转子转速250～350r/min喷射时间10～30min喷粉时氩气流量10～20l/min除气时氩气流量5～15l/min经本实施例处理后的铝基复合材料，与未进行处理的铝基复合材料相比，延伸率由1.6％提高到2.5％，提升幅度55％。实施例2本实施例提供了一种铝基复合材料熔体处理的方法，所述熔体处理的方法包括将铝基复合材料进行变质处理的步骤和喷粉除气精炼处理的步骤。称取铝基复合材料合金锭(tib2增强zalsi7mg铝合金)250kg，alsb4中间合金1.25kg(铝合金熔体总重量0.5％)，碲(te)3.75kg(铝合金熔体总重量1.5％)，精炼剂，氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂5.0kg(铝合金熔体总重量2％)。将复合材料锭放入电阻炉中熔化,当熔体开始熔清时，在表面撒一层精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物，以保护溶液不与空气直接接触。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达700±10℃时，加入alsb4中间合金；熔体温度升至720±10℃时，采用钟罩将碲(te)压入熔体底部，并搅拌使之完全溶解。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达750±20℃时，将预热过的精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂加入喷粉除气机内，按表1设定喷粉除气机参数，并开始进行喷粉除气精炼处理，除气过程中合金温度要在750±20℃范围内。经本实施例处理后的铝基复合材料，与未进行处理的铝基复合材料相比，延伸率由1.6％提高到2.8％，提升幅度75％。实施例3本实施例提供了一种铝基复合材料熔体处理的方法，所述熔体处理的方法包括将铝基复合材料进行变质处理的步骤和喷粉除气精炼处理的步骤。称取铝基复合材料合金锭(tib2增强zalsi7mg铝合金)250kg，alsb4中间合金2.5kg(铝合金熔体总重量1％)，碲(te)1.25kg(铝合金熔体总重量0.5％)，精炼剂，氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂1.25kg(铝合金熔体总重量0.5％)。将复合材料锭放入电阻炉中熔化,当熔体开始熔清时，在表面撒一层精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物，以保护溶液不与空气直接接触。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达700±10℃时，加入alsb4中间合金；熔体温度升至720±10℃时，采用钟罩将碲(te)压入熔体底部，并搅拌使之完全溶解。待复合材料熔体完全熔化且稳定到达750±20℃时，将预热过的精炼剂氯化物盐与氟化物盐的混合物熔剂加入喷粉除气机内，按表1设定喷粉除气机参数，并开始进行喷粉除气精炼处理，除气过程中合金温度要在750±20℃范围内。经本实施例处理后的铝基复合材料，与未进行处理的铝基复合材料相比，延伸率由1.6％提高到3％，基本翻倍，提升幅度十分明显。对比例1本对比例与实施例1的处理方法相同，不同之处仅在于：不加入精炼剂，仅通过通入氩气对熔体进行精炼处理。由此获得的铝基复合材料的延伸率为2.1％，与未进行处理的铝基复合材料1.6％相比，提升幅度有限。对比例2本对比例与实施例2的处理方法相同，不同之处仅在于：只加入精炼剂，精炼剂喷射完毕后立刻停止单独的氩气精炼处理。由此获得的铝基复合材料的延伸率为2.2％，与未进行处理的铝基复合材料1.6％相比，提升幅度有限。对比例3本对比例与实施例3的处理方法相同，不同之处仅在于：未加入alsb4中间合金和碲(te)。由此获得的铝基复合材料的延伸率为1.8％，与未进行处理的铝基复合材料1.6％相比，基本无变化。本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页12