[发明专利]一种铸造铝合金用铝镧硼晶粒细化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种铸造铝合金用铝镧硼晶粒细化剂的 制备方法。

背景技术

铸造铝合金广泛应用于汽车、机械、航空航天等工业领域。改善铸造铝合金 综合性能的有效方法是对其进行晶粒细化及变质处理，从而获得细小的等轴初生 铝晶粒及弥散的纤维状共晶硅组织。由于铸造铝合金的成分非常复杂，常见的 Al-Ti、Al-B及Al-Ti-C等晶粒细化剂在熔体细化处理过程中，细化元素钛和硼容易 与合金元素硅及变质元素锶发生交互反应，显著降低细化元素有效含量，从而发 生细化剂失效或出现显著的细化衰退现象，限制了这些细化剂在铸造铝合金中的 广泛应用。因此，开发可适用于铸造铝合金的新型晶粒细化剂，使其在复杂的合 金成分条件下具备高效、稳定的细化效力是十分必要的。

目前研究表明，稀土元素以其活泼的化学性质，能在铝熔体中与多种合金元 素形成稳定的化合物，广泛应用于铝合金组织调控及性能开发中。例如稀土元素 钪、镱不仅能细化初生铝晶粒，同时还能在一定程度上应用于共晶硅变质处理； 同时，稀土元素钪、镱与铝、镁、铜、铁及硅等元素形成的高温化合物相，还能 有效改善合金的高温性能。但是稀土元素钪、镱的价格过高，不适用于大批量生 产，严重制约了其在铸造铝合金中的广泛应用。另一方面，稀土元素由于其在高 温铝熔体中非常活泼，因此向熔体中以单质稀土形式添加时烧损非常严重，元素 回收率很低，开发新的稀土元素添加工艺也是十分重要的。

本发明以常见的低成本稀土元素镧与常用细化元素硼在高温下形成稳定的 镧硼化合物，作为初生铝相的异质形核核心，采用中间合金形式添加，配合熔体 温度调控，保证元素的实得率，所获得的铝镧硼细化剂能有效细化复杂成分的铸 造铝合金中的初生铝相，并且不与变质元素锶发生交互反应，保证了锶的变质效 果，可应用于铸造铝合金制件的批量生产。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种铸造铝合金用铝镧硼晶粒细化剂的 制备方法，通过本发明获得的铝镧硼晶粒细化剂，可以对复杂成分铸造铝合金中 的初生铝晶粒实现高效细化，解决了含钛细化剂在高硅合金中的“毒化”问题，在 很大程度上解决了“锶硼”毒化问题，另外，本细化剂细化时间快，细化持续时间 长。

技术方案：为了到达上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1：以工业纯铝，Al-10La中间合金，Al-3B中间合金为原料，该三种原料 的质量比为1：(0.45～0.65)：(0.8～1.2)，

步骤2：将已称重的Al-3B中间合金，Al-10La中间合金及工业纯铝在高温烘 箱中预热至250℃-300℃，

步骤3：在坩埚电阻炉中，将步骤2中预热后的工业纯铝在740℃-760℃熔化， 保温20-40分钟，获得铝熔体，

步骤4：将步骤3中的铝熔体升温至750～850℃，加入预热后的Al-3B中间 合金，并保温0.5-2小时，获得均匀熔体，

步骤5：在步骤4获得均匀熔体中，于750～850℃加入Al-10La中间合金，并 保温20-30分钟，获得均匀熔体，

步骤6：将步骤5获得均匀熔体于750℃-950℃保温0.5-2小时，期间每隔20-30 分钟对熔体进行搅拌，然后在750℃-950℃将该熔体浇入预热至250℃-300℃的 金属型模具中，待冷却后获得晶粒细化剂。

有益效果：本发明的有益效果为：

(1)、本发明合成的铝镧硼晶粒细化剂适用于复杂成分的铸造铝合金的晶粒细化， 使其凝固组织中的初生铝枝晶由原来的发达树枝晶转变为细小的等轴晶，并且不 发生细化衰退及变质退化等有害现象，从而提高铸造铝合金的综合力学性能，并 且能改善其铸造性能。

(2)、原料丰富，成本较低，制备设备简单。

附图说明

图1为实施例一未添加细化剂的ZL102合金金相组织照片；

图2为实施例一添加细化剂的ZL102合金金相组织照片；

图3为实施例八Al-10Si-0.3Mg合金衰退实验宏观腐蚀照片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所例举具体实施方式，还包括各具体实施方式 间的任意组合。