金中加入质量分数0. 2 %传统铸态Al-5Ti-lB细 化剂后又经热处理后的金相显微组织，热处理工艺为540°C X2h+150°C X12h。由图4可 见，如此处理后a-Al晶粒得到细化，其平均晶粒尺寸为78.2 μπι。此时合金抗拉强度为 262MPa，屈服强度为168MPa，延伸率为12. 3%。图5所示为Α356. 2铝合金中加入质量分数 0. 18 %的Zr65.5Cu22.4A15. 6Ni6.5非晶圆柱试块后又经热处理后的金相显微组织，热处理工艺 为540°C X2h+150°C X12h。由图5可见，如此处理后α-Al晶粒得到进一步细化，其平均 晶粒尺寸为32. 9 μπι。此时合金抗拉强度为283MPa，屈服强度为191MPa，延伸率为13. 7%。 可见本实施例所制锆基非晶条带圆柱形试块加入到A356. 2合金后的细化效果比传统铸态 细化剂更优，且所得合金力学性能更佳，可做为铝合金车轮制造材料。
[0044] 实施例2
[0045] 第一步，锆基非晶成分的选择。
[0046] 选择熔点KKKTC以内的锆基非晶成分，保证能耗较低，降低合金熔炼过程中的挥 发。选择不含Be等对人体有毒害作用的锆基非晶成分。选择不含Fe等对A356. 2合金性 能有害的锆基非晶成分。选择Zr原子含量大于50%的锆基非晶成分，保证细化剂的高效作 用。本实施例选用 Zr52.5Al1QCu17.9Ni 14.6TMKB成分。
[0047] 第二步，锆基非晶细化剂的制备。
[0048] 按照上述成分选择原则，选择纯度不低于99. 99 %、厚10 μπκ宽I. 5mm的商业 Zr52.5Al1(lCUl7.9Ni 14.6TM_晶条带（购置于安泰科技股份有限公司）。将非晶条带与工业铝 粉（纯度99.9%，100目，铝粉的加入可加快熔解速率）以质量比12:1进行混合，并利用压 块机将混合物在800MPa压力下压制5秒，制成φΙΟ mm X 5 mm的圆柱形试块，以方便取 用。
[0049] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0050] 根据所选Zr52.5Al1QCu 17.9Ni14.6Ti5#晶的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析该 锆基非晶的熔化温度在910°C左右（放热峰曲线切线交点对应的温度），从而确定A356. 2 合金的熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼温度比锆基非晶的熔化温度高30°C，最终确定铝合 金熔炼温度为940°C，保证非晶合金加入A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔 化后，取质量分数0. 16%的锆基非晶圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌60s使 其充分熔解并分散均匀，将合金液静置5min，除渣后进行浇铸。
[0051] A356. 2 铝合金（6. 81% Si, 0· 35%Mg, 0· 06% Fe, 0· 10% Ti, 0· 021% Sr, 0· 0007% B，余量Al)热处理后（热处理工艺为540°C X2h+150°C X12h)的α-Al晶粒较粗大，其 平均晶粒尺寸为134. 6 μπι。合金抗拉强度为229MPa，屈服强度为146MPa，延伸率为7. 8%。 八356.2铝合金中加入质量分数0.2%传统铸态41-511-18细化剂后又经热处理后（热处 理工艺为540°C X2h+150°C X 12h)的a -Al晶粒得到细化，其平均晶粒尺寸为75. 2 μπι。 此时合金抗拉强度为262MPa，屈服强度为168MPa，延伸率为12. 3%。Α356. 2铝合金中加 入质量分数0.16%的21*65.5(：1122.，1 5.6附6.5非晶圆柱试块后又经热处理后（热处理工艺为 540°C X2h+150°C X12h)的α-Al晶粒得到进一步细化，其平均晶粒尺寸为33. 8μπι。此 时合金抗拉强度为286MPa，屈服强度为192MPa，延伸率为13. 4%。可见本实施例所制锆基 非晶条带圆柱形试块加入到A356. 2合金后的细化效果比传统铸态细化剂更优，且所得合 金力学性能更佳，可做为铝合金车轮制造材料。
[0052] 实施例3
[0053] 第一步，锆基非晶成分的选择。
[0054] 选择熔点KKKTC以内的锆基非晶成分，保证能耗较低，降低合金熔炼过程中的挥 发。选择不含Be等对人体有毒害作用的锆基非晶成分。选择不含Fe等对A356. 2合金性 能有害的锆基非晶成分。选择Zr原子含量大于50%的锆基非晶成分，保证细化剂的高效作 用。本实施例选用Zr 53Al14Cu19NiltlY4非晶成分。
[0055] 第二步，锆基非晶细化剂的制备。
[0056] 按照上述成分选择原则，选择纯度不低于99. 99 %、厚10 μπκ宽I. 5mm的商业 Zr53Al14Cu19NiltlY4非晶条带（购置于安泰科技股份有限公司）。将非晶条带与工业铝粉（纯 度99.9%，100目，铝粉的加入可加快熔解速率）以质量比8:1进行混合，并利用压块机将 混合物在800MPa压力下压制5秒，制成φ1〇 mm X 5 mm的圆柱形试块，以方便取用。
[0057] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0058] 根据所选Zr53Al14Cu19Ni ltlY4非晶的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析该锆基非 晶的熔化温度在905°C左右（放热峰曲线切线交点对应的温度），从而确定A356. 2合金的 熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼温度比锆基非晶的熔化温度高25°C，最终确定铝合金熔炼 温度为930°C，保证非晶合金加入A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后， 取质量分数〇. 22%的锆基非晶圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌150s使其充 分熔解并分散均匀，将合金液静置12min，除渣后进行浇铸。
[0059] A356. 2 铝合金（6. 81 % Si, 0· 35 % Mg, 0· 06 % Fe, 0· 10 % Ti, 0· 021 % Sr, 0.0007% B，余量A1，购自滨州盟威联信新材料有限公司）热处理后（热处理工艺为 540°C X2h+150°C X12h)的α-Al晶粒较粗大，其平均晶粒尺寸为134. 6μπι。合金抗拉强 度为229MPa，屈服强度为146MPa，延伸率为7. 8%。Α356. 2铝合金中加入质量分数0. 2% 传统铸态Al-5Ti-lB细化剂后又经热处理后（热处理工艺为540°C X2h+150°C X12h)的 a -Al晶粒得到细化，其平均晶粒尺寸为75. 2 μ m。此时合金抗拉强度为262MPa，屈服强度 为168MPa，延伸率为12.3%。A356.2铝合金中加入质量分数0· 16%的Zr65.5Cu22.4Al5. 6Ni6.5 非晶圆柱试块后又经热处理后（热处理工艺为540°C X2h+150°C X12h)的α-Al晶粒 得到进一步细化，其平均晶粒尺寸为33. 8 μ m。此时合金抗拉强度为287MPa，屈服强度为 190MPa，延伸率为13. 8%。可见本实施例所制锆基非晶条带圆柱形试块加入到A356. 2合金 后的细化效果比传统铸态细化剂更优，且所得合金力学性能更佳，可做为铝合金车轮制造 材料。
[0060] 上述实施例中所用的原材料和设备均通过公知的途径获得，所用的操作工艺是本 技术领域的技术人员所能掌握的。
【主权项】
1. 一种细化处理铝合金的方法，其特征在于，所述的方法包括使用含有锆基非晶合金 的细化剂对铝合金进行细化处理；优选地，所述的铝合金是A356. 2铝合金。2. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锆基非晶合金是不含Be，不含 Fe，且Zr的原子分数大于50 %的锆基非晶合金；优选地，所述的锆基非晶合金选自 Zr65.5Cu22.4A15.6Ni6.5、Zr52. 5A110Cu17.9Ni14.6Ti5^PZr53Al14Cu19Ni10Y4〇3. 权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的细化剂是将锆基非晶合金与铝粉混合 并压制成的圆柱块。4. 权利要求4所述的方法，其特征在于，锆基非晶合金与铝粉的质量比是（8~12) : 1 ; 优选地，其质量比是10:1。5. 在本发明一个优选的方面，在铝合金的细化处理中，加入的锆基非晶圆柱块按重量 计为铝合金的〇. 16~0. 22%。6. 权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：（1)测定锆 基非晶合金的熔化温度；（2)在比步骤（1)确定的熔化温度高20~30°C的温度下熔化铝合 金；（3)将含有锆基非晶合金的细化剂加入到铝合金的熔体中，并且机械搅拌60~150秒， 并将合金液静置5~12分钟，除渣之后进行浇铸。7. 权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（2)中的熔化温度是比步骤（1)中确定的 锆基非晶合金的熔化温度高20°C，且步骤（3)中机械搅拌时间为120秒，静止时间为10分 钟。8. 锆基非晶合金在细化处理铝合金中的用途，其特征在于，所述的锆基非晶合金选自 Zr65.5Cu22.4A15.6Ni6.5、Zr52. 5A110Cu17.9Ni14.6Ti5^PZr53Al14Cu19Ni10Y4〇9. 按照权利要求1-7中任一项所述的方法细化处理得到的铝合金。10. 按照权利要求1-7中任一项所述的方法细化处理得到的铝合金在制造铝合金车轮 中的应用。
【专利摘要】本发明提供一种细化处理铝合金的方法及其制备的铝合金，其特征在于，所述的方法包括使用含有锆基非晶合金的细化剂对铝合金进行细化处理；优选地，所述的铝合金是A356.2铝合金。本发明所述细化剂的制备过程简单，只需将商购条带与铝粉混合并压制成块即可使用，工时短，生产率高。本发明细化剂选用的是对A356.2合金细化能力强的含锆合金，且为非晶态，其加入熔体后元素分布比传统合金更加均匀，析出相为纳米相，大大增加了异质形核质点数量，改善了铝合金的晶粒细化效果。
【IPC分类】C22C21/00, C22C1/02, B22C9/28
【公开号】CN104894404
【申请号】CN201510120777
【发明人】李昌海, 王永宁, 朱志华, 刘春海, 阿拉腾, 王立生, 张振栋, 白帮伟, 赵维民, 王志峰
【申请人】中信戴卡股份有限公司, 河北工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月19日