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覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法

文檔序號:3310803閱讀:330來源:國知局
覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法,所述覆蓋劑包括重量配比如下的各組分:NaCl35-45份;KCl5-10份;NaF20-30份;NaBF420-30份;Na3AlF6?0-5份。該配方科學(xué)、合理,能實現(xiàn)鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的一步完成。本發(fā)明還公開了一種采用上述遮蓋劑的鋁硅合金熔體處理方法,該方法簡單、易行,克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺點,本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)娜蹮捁に?,實現(xiàn)了鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成,大大簡化了鋁合金熔煉步驟。
【專利說明】覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁硅合金的熔體處理技術(shù),尤其涉及一種覆蓋劑及鋁硅合金熔體處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁硅合金由于優(yōu)良的綜合性能在航空航天、汽車運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)有著廣泛的應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步,對這種合金的使用性能提出了越來越高的要求。目前鋁硅合金性能的提高主要通過三種手段,即成分設(shè)計、先進(jìn)的加工工藝以及精確的熱處理。
[0003]鋁硅合金的力學(xué)性能對鐵(Fe)十分敏感。Fe含量較高時材料的強(qiáng)度和塑形將顯著降低。由于熔煉與鑄造過程中難以避免地引入Fe,如各種鑄造的鐵質(zhì)工具、重熔廢料等,F(xiàn)e的去除一直是鋁硅合金鑄造的頑疾。
[0004]另外常用的提高鋁硅合金力學(xué)性能方法還有對初生α進(jìn)行晶粒細(xì)化,以及對共晶組織進(jìn)行變質(zhì)。前者多采用Al Ti B制成的晶粒細(xì)化劑,后者使用Na、Ca、Sr等添加劑。
[0005]在常規(guī)操作中,除鐵、細(xì)化和變質(zhì)分屬不同的工藝環(huán)節(jié),且相互間易發(fā)生干擾,如用于細(xì)化的B元素和用于變質(zhì)的Sr之間易產(chǎn)生毒化作用,使兩種作用相互抵消?,F(xiàn)有覆蓋劑由NaCl和KCl組成,起到的主要作用是防止鋁合金液氧化,提高熔體質(zhì)量。由于除鐵、變質(zhì)、細(xì)化所用的元素不同,元素間易發(fā)生相互干擾,因此不能一步實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于,針對上述現(xiàn)有覆蓋劑需要分步實現(xiàn)鋁合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì),導(dǎo)致供需復(fù)雜的問題,提出一種覆蓋劑,該覆蓋劑應(yīng)用在熔體處理,能實現(xiàn)鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成。
[0007]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:覆蓋劑包括重量配比如下的各組分:
NaCl 35-45份,優(yōu)選為38-42份;KC1 5-10份,優(yōu)選為6_9份;NaF 20-30份,優(yōu)選為22-28份;NaBF4 20-30份,優(yōu)選為22-28份;Na3AlF6 0-5份,優(yōu)選為1-4份;所述覆蓋劑由上述各組分混合制備而成。
[0008]進(jìn)一步地,所述覆蓋劑的含水量為零,即所述覆蓋劑中不能含有水分,原因是:一方面水分易與鋁液反應(yīng)發(fā)生爆炸,另一方面會影響熔體的處理效果。而覆蓋劑易吸潮,所以必須提前烘干。所述烘干包括以下步驟:各組分混合后在230-270°C下干燥l_3h,優(yōu)選的在250 0C下對混合鹽烘干2h,所述干燥設(shè)備包括但不限于鼓風(fēng)干燥箱。
[0009]為了讓覆蓋劑中各組分混合均勻,通常需在將各組分混合后球磨20_40min,優(yōu)選為球磨30min。
[0010]本發(fā)明的另一個目的還公開了一種熔體處理方法,該 方法能使鋁硅合金除鐵、細(xì)化和變質(zhì)一步完成。[0011]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鋁硅合金熔體處理方法,采用所述覆蓋劑,具體包括以下步驟:
(1)、將鋁硅合金升溫(升溫至鋁合金的熔點,約為640°C),待金屬完全熔化,立即于金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.1-2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑;
(2)、將金屬液升溫至780-850°C,保溫0.5_2h,然后降溫至740_770°C ;
(3)、向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5 2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑;
(4)、對金屬液進(jìn)行攪拌,使反應(yīng)充分進(jìn)行;
(5)、通入惰性氣體對金屬液進(jìn)行精煉5lOmin,精煉后靜置10_20min,優(yōu)選的靜置時間為15min ;
(6)、對金屬液表面去洛后,燒注。
[0012]進(jìn)一步地,所述步驟(1)中的覆蓋劑的添加量為鋁硅合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù),更優(yōu)選為招娃合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0013]進(jìn)一步地,所述步驟(2)中金屬液升溫至790-810°C,更優(yōu)選的為800°C,保溫1-1.5h,更優(yōu)選的為I h,然后降溫至750-770°C,更優(yōu)選的為760°C。
[0014]進(jìn)一步地,所述步驟(3)中覆蓋劑的添加量為鋁硅合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù),更優(yōu)選為招娃合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0015]進(jìn)一步地,所述步驟(4)中攪拌采用攪拌槳完成。
[0016]進(jìn)一步地,所述惰性氣體為Ar氣。
[0017]本發(fā)明覆蓋劑配方科學(xué)、合理,采用該覆蓋劑的鋁硅合金熔體處理方法簡單易行,能同時對鋁硅合金進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的熔體處理,與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點:
(I )、本發(fā)明覆蓋劑采用NaCl KCl基的鹵化物鹽類混合物,通過添加設(shè)定配比的NaF、NaBF4, Na3AlF6來達(dá)到對熔體同時進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)三種處理;
(2)、經(jīng)過鋁硅合金熔體處理方法處理后的合金,其力學(xué)性能將得到顯著提高;
(3)、本發(fā)明所述覆蓋劑通過兩步加入到熔體中,第一步是在金屬剛開始熔化時,可以顯著減少熔體處理過程中(由于高溫熔煉、攪拌等過程)產(chǎn)生的氧化,提高熔體質(zhì)量,加入量為爐料總量的0.1-2.0% ;第二步是在780-850°C過熱再降溫至740_770°C后再補(bǔ)充加入爐料總量0.5 2.0%的覆蓋劑,從而避免一次加入過多覆蓋劑易產(chǎn)生反應(yīng)不均勻,處理效果不佳,熔體局部產(chǎn)生大量氧化夾雜等不良作用。經(jīng)過初步試驗探索,覆蓋劑補(bǔ)充加入量最優(yōu)值約為爐料總量的0.5 1.5%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明同時對鋁硅合金進(jìn)行除鐵、細(xì)化和變質(zhì)的熔體處理方法的加工曲線圖;
圖2為不同混合鹽覆蓋劑加入量時AlSi7Mga3Fea65合金的微觀組織圖;其中a - f的加入量分別為爐料的0、0.5、1.0,2.0,3.0,4.0 wt.%。
【具體實施方式】`
[0019]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
實施例1本實施例公開了一種用于鋁硅合金熔體處理的覆蓋劑,具體包括重量配比如下的各組分:NaCl (40%,質(zhì)量百分含量,下同)、KC1 (8%)、NaF (25%),NaBF4 (25%),Na3AlF6 (2%)。各組分均為分析純(純度98 99%)的化學(xué)試劑。
[0020]所述覆蓋劑的制備步驟如下:
將NaCl、KC1、NaF、NaBF4和Na3AlF6準(zhǔn)確稱量后,置于不銹鋼罐內(nèi)用行星式混合球磨機(jī)球磨30min,球磨使用不銹鋼混料球,轉(zhuǎn)速300r/min。
[0021]將得到的混合鹽粉末置于蒸發(fā)皿中,用鼓風(fēng)干燥箱在250°C下對混合鹽充分烘干2h,去除水分,制備得到覆蓋劑備用。
[0022]實施例2
本實施例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,采用實施例1所述覆蓋劑,具體包括以下步驟,如圖1所示:
(1)將Ikg的商用的A356合金(Si含量7.1%,Mg含量0.29%,其它少量雜質(zhì)為Fe、Zn、Ti,余量Al)切成小塊裝入石墨坩堝中,于電阻爐內(nèi)升溫。待金屬完全熔化(約640°C),立即于表面拋撒占爐料0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑;
(2)將金屬液升溫至800°C,向金屬液內(nèi)加入一定質(zhì)量的高純Fe粒(用于調(diào)配成分,使所有的對照組成分相同),保溫Ih使Fe完全熔化,取樣檢測,調(diào)整成分使Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到約0.65% ; (3)用石墨攪拌槳對 熔體進(jìn)行攪拌。攪拌速率150r/min,攪拌時間90s,使反應(yīng)充分進(jìn)
行;
(4)用Ar氣對熔體進(jìn)行精煉5IOmin,氣流速率約為0.5L/min,精煉后的熔體于爐內(nèi)靜置15min ;
(5)用涂刷防蝕涂料的渣勺對熔體表面進(jìn)行充分的去渣、于720°C下將熔體澆入圓柱金屬模具中,獲得鑄錠;
(6)將圓柱形鑄錠于中間對稱切開,一半進(jìn)行加工后用于鑄態(tài)力學(xué)性能測試;另一半進(jìn)行T6熱處理后再進(jìn)行測試。熱處理工藝為:固溶處理在540°C下保溫12h,冷水淬火,時效處理在155°C下保溫IOh0
[0023]實施例3
本實施例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,與實施例2基本相同,不同的是,步驟
(2)之后、步驟(3)之前,將電阻爐的溫度降至760°C,再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0024]實施例4
本實施例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,與實施例2基本相同,不同的是,步驟
(2)之后、步驟(3)之前,將電阻爐的溫度降至760°C,再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金1.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0025]實施例5
本實施例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,與實施例2基本相同,不同的是,步驟
(2)之后、步驟(3)之前,將電阻爐的溫度降至760°C,再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金2.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0026]實施例6本實施例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,與實施例2基本相同,不同的是,步驟
(2)之后、步驟(3)之前,將電阻爐的溫度降至760°C,再向金屬液表面拋撒占鋁硅合金3.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合鹽覆蓋劑。
[0027]對照例
本對照例公開了一種鋁硅合金熔體處理方法,該方法不采用覆蓋劑,其他步驟與實施例2相同。
[0028]所述實施例2-6和對照例處理的鋁合金鑄件拉伸性能對比檢測數(shù)據(jù)如表1所示: 表1實施例2-6和對照例處理的鋁合金鑄件拉伸性能對比
【權(quán)利要求】
1.一種覆蓋劑,其特征在于,包括重量配比如下的各組分: NaCl35-45 份; KCl5-10 份; NaF20-30 份; NaBF420-30 份; Na3AlF60-5 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述覆蓋劑,其特征在于,所述覆蓋劑包括重量配比如下的各組分: NaCl38-42 份; KCl6-9 份; NaF22-28 份; NaBF422-28 份; Na3AlF61-4 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述覆蓋劑,其特征在于,所述覆蓋劑中水分含量為零。
4.一種鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,采用權(quán)利要求1-3任意一項所述覆蓋劑,具體包括以下步驟 : (1)、將鋁硅合金升溫,待金屬完全熔化,立即于金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.1-2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑; (2)、將金屬液升溫至780-850°C,保溫0.5_2h,然后降溫至740_770°C ; (3)、向金屬液表面拋撒占鋁硅合金0.5 2.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的覆蓋劑; (4)、對金屬液進(jìn)行攪拌,使反應(yīng)充分進(jìn)行; (5)、用惰性氣體對金屬液進(jìn)行精煉5lOmin,精煉后靜置10_20min ; (6)、對金屬液表面去洛后,燒注。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,所述步驟(1)中覆蓋劑的添加量為招娃合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,所述步驟(2)中金屬液升溫至790-810°C,保溫1-1.5h,然后降溫至750_770°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,所述步驟(3)中覆蓋劑的添加量為招娃合金0.2-1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,所述步驟(4)中攪拌采用攪拌槳完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋁硅合金熔體處理方法,其特征在于,所述惰性氣體為Ar氣。
【文檔編號】C22C21/04GK103820667SQ201410080820
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】王同敏, 陳宗寧, 鄭遠(yuǎn)平, 康慧君, 趙玉飛, 曹志強(qiáng), 李廷舉 申請人:大連理工大學(xué)
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