[发明专利]一种强化铸造铝锌硅镁合金的熔体处理方法

说明书

本发明公开了一种强化铸造铝锌硅镁合金的熔体处理方法，以铸造铝锌硅镁合金、Al‑10La合金、Al‑3B合金、Al‑10Sr合金四种原料进行熔化、精炼处理、变质处理、浇注到树脂砂型中等熔炼步骤。本发明主要适用于铸造铝锌硅镁合金，经Al‑10La和Al‑3B细化剂同时添加及综合变质，对熔体进行处理，可使铝锌硅镁合金组织得到有效调控，铝相枝晶呈细小等轴状、晶粒尺寸细小均匀，共晶Si变质效果得以改善，最终合金性能得到明显提升，经过该熔体处理方法处理之后，砂型铸造条件下，铝锌硅镁合金强度达到256MPa，延伸率达到2.6％。

技术领域

本发明属于金属合金铸造技术领域,具体涉及一种强化铸造铝锌硅镁合金的方法。

背景技术

铸造铝锌硅镁合金有着无需固溶处理即可时效强化的特点，这是其成分中含有Zn元素决定的。由于高温下Zn在α-Al中的固溶度很高，正常凝固速度下，室温时Al中仍然固溶有大量的溶质Zn，随后经自然时效或人工时效即可达到合金强化的效果。与此同时，铝锌硅镁合金中含有较高的Si元素，保证了合金的流动性，使合金具有好的铸造性能。而Mg可形成Mg₂Si相，起到强化相的作用。

与应用广泛的铸造Al-Si系合金相比，工业应用上的铸造铝锌硅镁合金一般采取铸态下自然时效的方式进行强化，从而省去了热处理的步骤，这不仅在很大程度上降低了实际生产过程中的成本，而且对于资源节约也有着重大的意义，因此，该合金也有“绿色材料”之称，在未来生产应用上有着巨大的潜力。

由于有着强度高和无需热处理的优势，铸造铝锌硅镁合金常用于制造大型、复杂和承受高负荷的零件。目前国内外对于铸造铝锌硅镁合金的研究还很少，合金的性能尤其是塑性一直未能有明显的提高，限制了其广泛使用。针对这样一种绿色材料，通过对其组织的调控来提高合金综合性能是该合金应用和发展的关键。

细晶强化是一种有效的提高合金强度和塑性的方法，在铝合金铸造工艺过程中，添加适当的细化剂能实现晶粒有效细化并且显著改善合金性能。目前应用比较成熟的是Al-Ti-B细化剂，但由于”Ti、Si毒化”，不仅对高Si合金细化效果差，而且会使Si变质受影响。采用稀土元素和B元素联合细化的方法不仅对铸造铝锌硅镁合金的晶粒有着明显的细化效果，而且稀土元素的添加会对Sr变质有一定的促进作用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种有效强化铸造铝锌硅镁合金的熔体处理方法，在熔铸过程中，利用稀土La和B形成的化合物对合金的晶粒进行细化并且利用稀土元素增强变质剂的变质效果，达到细化晶粒和改善变质的双重效果，最终提高合金性能。

技术方案：一种强化铸造铝锌硅镁合金的熔体处理方法，以铸造铝锌硅镁合金、Al-10La合金、Al-3B合金、Al-10Sr合金四种原料的质量百分比为1：(0.001-0.015)：(0.003-0.02)：(0.001-0.006)的比例进行配料，然后按照如下步骤进行操作：

步骤1：将配好的原料在200-250℃预热备用；

步骤2：电阻炉空炉升温至500-600℃后，将步骤1中预热的铝锌硅镁合金放入电阻炉坩埚内加热，随后升温至750-760℃，保温20-30分钟使合金充分熔化，获得铝锌硅镁合金熔体；

步骤3：采用硼和稀土镧同时添加的方法对进行熔体处理，具体是将步骤2获得的熔体温度降至710-730℃后，向熔体中同时添加Al-3B和Al-10La合金并且均匀搅拌，随后在720-740℃中保温20-30分钟；

步骤4：在720-740℃中对熔体进行精炼处理；

步骤5：进行变质处理，具体是在700-710℃下添加预热的Al-10Sr合金到熔体中，随后升温至720-730℃中保温20-30分钟；

步骤6：浇铸试棒。