[发明专利]一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺

说明书

本发明公开了一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，涉及铝合金加工领域，包括非晶合金的制备、非晶条带的制备、预制块的制备、未孕育铝合金的制备及铝合金孕育五个步骤，采用本发明的技术方案，步骤合理、细化效率高，大幅提高铝合金强韧性，且孕育高效、成本低廉，具有巨大的工业应用潜力和价值。

技术领域

本发明涉及铝合金加工领域，具体涉及一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺。

背景技术

当今，随着航空航天、汽车、国防等高科技领域的高速发展，不仅要求结构材料轻量化，而且对其综合性能的要求也越来越高。铝合金是非常重要的结构材料和轻量化材料。随着科技和工业的发展，对轻质高强高韧铝合金结构材料的需求日益增大。无论是铸造铝合金还是变形铝合金都需要经过从熔体凝固形成铸态组织的过程。凝固组织直接影响后续的加工工序的效率和成本，最终关系产品在使用过程中的质量、寿命及全服役周期的成本等。因此，以液态和凝固组织调控为起点的组织调控是金属材料性能优化和强化的重要途径，同时贯穿合金设计、加工和制备的全流程。合金凝固组织的结构特征来源于晶体相从熔体中形核长大的过程，因此，凝固组织调控的重点是如何有目的的控制晶体相在熔体中的形核和长大。影响晶体相形核的方式主要是在熔体中添加形核孕育剂或者细化剂，促进熔体中的异质形核。在铸造铝合金生产过程中，铸态组织粗大，需要经孕育处理细化微观组织并提高综合力学性能。孕育处理技术不仅可以显著的提高铸造铝合金力学性能,还会对变形铝合金的塑性成型组织产生重要积极影响，从而满足对高性能铝合金的需求。

目前主流铝合金的孕育剂如：Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-C-B等孕育剂都含Ti元素，在对铝合金中含硅量大于4％的合金孕育(变质)处理时，Ti元素会与Si元素发生反应生成TiSi、TiSi₂和Ti₅Si₃等相而产生毒化作用，组织细化效率大幅降低，Al-B变质剂对于不含Ti元素的Al-Si合金体系细化组织效果优异，但是在合金中Ti杂质含量高于0.04％时即发生如Al-Ti-B等变质剂一样的毒化作用，对合金体系适用范围窄，并且对铝合金的纯净度要求极高，适用范围有限。其他变质剂或者孕育剂如：Al-Sr、Al-Ce、Al-La等含有稀土成本较高，并且对Al-Si合金组织细化效果不显著。因此，急需开发一种适用于多种铝合金，尤其是适用于含Si量高于4％的Al-Si系合金孕育所需的，低成本、高效的利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，包括以下步骤：

步骤一、非晶合金的制备：

a、将Fe、B、Si表面氧化膜打磨干净，然后按比例配好并静置在盛放有无水酒精的烧杯中防止其氧化；

b、将配好的Fe、B、Si按照熔点由低至高依次叠放于水冷铜模坩埚中，以缩短高熔点金属熔化时间，并防止低熔点金属的挥发；

c、盖好炉盖，在正式熔炼前进行两次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3Pa并充入高纯Ar气以稀释残余氧气；

d、两次抽真空后，充入0.5个大气压的高纯度Ar气以稀释炉内残余的氧；

e、打开磁搅拌熔炼合金，为保证非晶合金成分的均匀性，需将熔炼好的合金反复翻转继续熔炼，熔炼次数大于等于5，每次熔炼2-4min；

f、将熔融状态下的合金液吸铸到水冷铜模坩埚下面的铜模具中进行快速冷却，得到非晶合金棒料；

步骤二、非晶条带的制备：将反复熔炼得到的非晶合金棒料放置于高真空中频感应炉中进行重熔，然后在高纯氩气保护条件下喷射在3000r/min的高速铜辊轮模具上制成非晶薄带；