Zl116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，采用Al-Sb合金作為變質(zhì)劑，再配合Mg的加入，解決了ZL116合金采用鈉鹽變質(zhì)處理后針孔嚴(yán)重的問題，得到的鑄件共晶硅細(xì)而短，且呈球狀的變質(zhì)組織。采用銻變質(zhì)后合金熔化操作工藝難度降低，合金流動(dòng)性較鈉鹽變質(zhì)好，鑄件形成針孔、縮松缺陷傾向降低。合金鑄造工藝性提高。鑄件抗拉強(qiáng)度大于300MPa,斷后伸長(zhǎng)率大于2％。
【專利說明】ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金的砂型鑄造工藝，特別涉及ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在目前生產(chǎn)中鋁合金變質(zhì)處理多是采用Na鹽，Na鹽雖能有效地細(xì)化共晶體，但在工藝和質(zhì)量上仍存在許多問題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:l)Na易與鑄型中水汽產(chǎn)發(fā)生下列反應(yīng):2Na+H20 —Na20+H2，反應(yīng)結(jié)果使鑄件中產(chǎn)生皮下氣孔；2)加Na使合金溶液黏度升高，阻滯氣泡和夾雜的排出，造成變質(zhì)合金容易形成針孔、夾渣等缺陷。實(shí)踐表明:AL-Si合金變質(zhì)后的砂型鑄件的斷口中較易產(chǎn)生“白點(diǎn)”，使得合金力學(xué)性能降低。經(jīng)研宄此“白點(diǎn)”即為分布于晶界上的氣膜狀針孔，當(dāng)變質(zhì)劑加入量和回爐料量多時(shí)，由于合金中的含鈉量增多，斷口上的“白點(diǎn)” 一般也更為嚴(yán)重。
[0003]ZLl 16合金為可以熱處理強(qiáng)化的鋁-硅-鎂系鑄造鋁合金，該合金是在ZLlOl的基礎(chǔ)上加入鈦元素和鈹元素，顯著提高了合金的綜合力學(xué)性能。同時(shí)鈹可以減少合金熔煉時(shí)鎂的氧化，消除合金脆性。然而該合金在鈉鹽變質(zhì)過程中，合金液面上的鈹與鈉鹽發(fā)生急劇反應(yīng)，破壞合金液面氧化層，致使合金吸氣傾向劇增，造成鑄件針孔現(xiàn)象嚴(yán)重。為此必須選擇更為適合ZL116合金砂型鑄造的變質(zhì)劑、確定銻變質(zhì)處理的方法成為了 ZL116合金砂型鑄造工藝研制的關(guān)鍵。
[0004]銻是鋁合金長(zhǎng)效變質(zhì)劑，對(duì)金屬型鑄件有良好的變質(zhì)效果，但因銻變質(zhì)劑對(duì)鑄件壁厚或冷卻速度存在敏感性，在砂型鑄造中很少應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中沒有發(fā)現(xiàn)具體的ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了 ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，該方法通過確定銻變質(zhì)劑的加入形式、加入時(shí)機(jī)以及加入的量，實(shí)現(xiàn)良好的變質(zhì)處理效果。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下。
[0007]ZLl 16鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，其特征在于包含以下步驟:
[0008](I)先將ZLl 16鋁合金錠和Sb變質(zhì)劑熔化:Sb變質(zhì)劑以Al-Sb合金的形式加入，Al-Sb合金變質(zhì)劑的加入量為Sb組分重量占最終鑄造鋁合金重量的0.2% ;
[0009](2)待ZLl 16鋁合金錠和Al-Sb合金變質(zhì)劑完全熔化并且熔液溫度在680?700°C范圍內(nèi)時(shí)加入為最終鑄造鋁合金重量0.55 %的Mg ;
[0010](3)攪拌熔液并通過(:2(:16精煉處理；
[0011](4)攪拌均勻且精煉完成后再670?680°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行砂型澆鑄。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明公開的ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，解決了 ZL116合金采用鈉鹽變質(zhì)處理后針孔嚴(yán)重的問題，得到的鑄件共晶硅細(xì)而短，且呈球狀的變質(zhì)組織。采用銻變質(zhì)后合金熔化操作工藝難度降低，合金流動(dòng)性較鈉鹽變質(zhì)好，鑄件形成針孔、縮松缺陷傾向降低。合金鑄造工藝性提高。鑄件抗拉強(qiáng)度大于300MPa，斷后伸長(zhǎng)率大于2%。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不應(yīng)就此理解為本發(fā)明所述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，凡根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種修改、替換和變更，均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0014]為解決ZL116合金砂型鑄件針孔問題，本發(fā)明提供了砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，解決了鑄件針孔超標(biāo)問題，鑄件成分合格、力學(xué)性能均達(dá)到了 HB962-2001《鑄造鋁合金》砂型-T5標(biāo)準(zhǔn)要求。具體參看以下兩個(gè)實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例一:鑄件成分按重量比Si為6.5?8.5% ;Mg為0.35?0.55 % ；Ti為0.1?0.3% ；Be0.15?0.4的ZLl 16合金，鑄件壁厚13mm的板形大型砂型鑄件，采用銻變質(zhì)處理工藝方法，其特征在于:鋁銻中間合金作為長(zhǎng)效變質(zhì)劑與鋁錠、其它中間合金一同加入，待全部溶化后，升溫到680?700°C加入為合金重量0.55%鎂塊，(注意Sb:Mg ^ 1:3)攪拌2?3分鐘；成分調(diào)整合格后，以0.3?0.5%的C2C16在溫度為710?760°C條件下精煉，精煉時(shí)間控制在8?13分鐘。精煉后靜止10分鐘?？刂茲沧囟?80°C澆注。
[0016]采用本實(shí)施例方法，鑄件共晶硅細(xì)而短，為明顯的球狀硅相變質(zhì)組織。合金液針孔等級(jí)為I級(jí)，鑄件抗拉強(qiáng)度為:鑄件抗拉強(qiáng)度為:σ b = 308MPa ;延伸率δ 5 = 2.2% ;硬度HB = 107
[0017]實(shí)施例二:鑄件成分按重量比Si為6.61% ;Mg為0.39% ;Ti為0.18% ;Be為
0.23% ;Fe為0.15% ;Cu為0.07 %的ZLl 16合金，鑄件壁厚3.5mm的板型砂型鑄件，采用銻變質(zhì)處理工藝方法，其特征在于:鋁銻中間合金作為長(zhǎng)效變質(zhì)劑與鋁錠、其它中間合金一同加入，待全部溶化后，升溫到680?700 °C加入為合金重量0.55%鎂塊，(注意Sb:Mg ^ 1:3)攪拌2?3分鐘；成分調(diào)整合格后，以0.3?0.5%的C2C16在溫度為710?760°C條件下精煉，精煉時(shí)間控制在8?13分鐘。精煉后靜止10分鐘?？刂茲沧囟?20°C澆注。
[0018]采用本實(shí)施例方法，鑄件共晶硅細(xì)而短，為明顯的球狀硅相變質(zhì)組織。合金液針孔等級(jí)為I級(jí)，鑄件抗拉強(qiáng)度為:ob = 327MPa ;延伸率δ 5 = 2.2% ;硬度HB = 95.0。
[0019]鋁合金溶體中加入微量的銻和鎂后，得到了良好的變質(zhì)組織(未加任何變質(zhì)元素的ZL116合金共晶組織，娃相呈長(zhǎng)板條狀分布，分枝粗大散亂，加入鋪0.2% +0.55% Mg后，硅相變細(xì)變短，出現(xiàn)了明顯的硅相呈球狀的變質(zhì)組織。
[0020]共晶鋁硅合金中僅加入銻時(shí)，由Al-Sb相圖可知，熔體中只存在一種化合物即AlSb高熔點(diǎn)化合物，AlSb和α (Al)的共晶溫度為625°C左右，比硅相和α (Al)的共晶溫度577°C高，AlSb和α (Al)的二元共晶反應(yīng)，促使α (Al)提前析出，與未變質(zhì)的鋁硅合金相比，α (Al)的數(shù)量明顯增多，樹枝狀晶多而細(xì)密，α (Al)晶體的長(zhǎng)大包圍了 AlSb相，使其彌散分布，此時(shí)硅相由于α (Al)的析出濃度增加而析出，所以α (Al)生長(zhǎng)快而抑制硅相生長(zhǎng)，使硅相得到細(xì)化。
[0021]加入元素鎂后，大約在658°C合金熔體中將生成Mg3Sb2發(fā)生共晶反應(yīng)，促使α (Al)析出，呈細(xì)密狀分布，一方面分割了硅相的分布，另一方面抑制了硅相生長(zhǎng)，使硅相分布細(xì)密，因此得到變質(zhì)組織。由于鎂和銻的加入量(分別為0.55%和0.2%，而鎂的原子量比銻的小得多)指導(dǎo)，在熔體中鎂的原子數(shù)遠(yuǎn)大于銻的原子數(shù)，那么鎂原子除參與銻形成化合物外，還存在多余的鎂原子，由于鎂極易在Mg3Sb2表面附著，一方面降低了該化合物的界面自由能，增加了潤(rùn)濕性，使硅相容易在其表面生核。另一方面，為在化合物表面的吸附，改變了它的界面結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)過渡層，該層允許在不形核的過冷條件下硅相生核生長(zhǎng)，使Mg3Sb2起到了異質(zhì)晶核的作用。因此先加入銻而后加入鎂的變質(zhì)效果好。
【權(quán)利要求】
1.ZL116鋁合金砂型鑄造銻變質(zhì)處理方法，其特征在于包含以下步驟: (1)先將ZLl16鋁合金錠和Sb變質(zhì)劑熔化:Sb變質(zhì)劑以Al-Sb合金的形式加入，Al-Sb合金變質(zhì)劑的加入量為Sb組分占最終鑄造鋁合金重量的0.2% ; (2)待ZL116鋁合金錠和Al-Sb合金變質(zhì)劑完全熔化并且熔液溫度在680?700°C范圍內(nèi)時(shí)加入為最終鑄造鋁合金重量0.55 %的Mg ; (3)攪拌熔液并通過(:2(:16精煉處理； (4)攪拌均勻且精煉完成后再670?680°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行砂型澆鑄。
【文檔編號(hào)】C22C1/06GK104498757SQ201410777815
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】趙佩霞 申請(qǐng)人:貴州安吉航空精密鑄造有限責(zé)任公司