[发明专利]亚共晶铝硅合金的变质细化方法

说明书

本发明提供了一种亚共晶铝硅合金的变质细化方法，其包括以下步骤：S₁、熔炼A356铝合金，将合金液的成分控制在标准范围内，其中Ti含量少于10ppm；S₂、进行变质处理，使合金熔体中的Sr含量为100～250ppm，B含量为100～200ppm，Sr和B的质量比值为1～2。本发明亚共晶铝硅合金的变质细化方法中被处理的A356铝合金熔体含极少量Ti(少于10ppm)，一方面可避免Ti与Si元素反应形成的Ti‑Si二元合金相毒害熔体、降低细化效果。另一方面，由于不用额外添加含Ti细化剂，所以一定程度上可降低成本。

技术领域

本发明涉及铝合金熔炼与铸造技术领域，特别涉及一种亚共晶铝硅合金的变质细化方法。

背景技术

在现有技术中，A356铝合金作为一种亚共晶铝硅合金，具有轻质、铸造性能好(例如流动性好、无热裂倾向、线膨胀系数小)、机械性能好(例如拉伸、冲击和疲劳强度高)及耐蚀性好等的综合优良特性，是中高档汽车轮毂和转向节的主要使用材料。

A356铝合金的典型铸态组织包括α-Al、共晶硅、含Fe相及Mg₂Si相等。其中，共晶硅是脆性相，在未变质前通常呈细长针状。其在外部载荷作用下易在其端部引起应力集中，严重影响合金的强度和塑性。参照AFS(美国铸造协会)根据硅相的形态和尺寸分为六级：1级(变质前，大片状+针状颗粒)、2级(片状，片状组织+针状颗粒)、3级(局部变质，片状组织开始被打断+针状颗粒)、4级(非片状,片状组织基本消失，基本没有针状颗粒)、5级(变质处理后，纤维颗粒，针状颗粒消失)和6级(最佳变质结果，组织极其细小的纤维共晶硅)，涉及到定量计算具体可用长度(length)、长短轴比(aspect ratio)、直径(diameter)和圆滑度(roundness)等综合评定。

另外，晶粒细化在铸造铝硅合金中虽然不如二次枝晶间距SDAS，对力学性能起着直接决定性的作用。但其可以改善抗热裂性、减少孔隙率、改善表面质量，间接对铸造性和塑性稳定性帮助至关重要。晶粒度可通过化学腐蚀进行宏观质量评定，AFS根据单位面积的晶粒数量大小分为6级：1级(极其细小，225μm)、2级(细小，400μm)、3级(中等，600μm)、4级(大，800μm)、5级(粗糙，1000μm)和6级(极其粗糙，2200μm)。另外，可采用彩色金相技术更容易分辨晶界从而计算准确。

通常，工业上使用Al-Sr二元合金(Al-10Sr、Al-15Sr等)形式添加100～300ppm的Sr进行变质处理。工业上通常使用Al-Ti-B三元合金(Al-5Ti-1B、Al-3Ti-3B等)形式添加10～30ppm进行细化。然而，Si含量在大于3％情况下会与Ti反应生成Ti-Si二元相，从而降低Al₃Ti和TiB₂的数量和效率，最终降低晶粒细化效果。在变形铝合金中，Ti含量5～100ppm即可实现晶粒充分细化，而铸造铝合金中则需要10倍的添加量。

因此，传统Al-5Ti-1B合金所提供的晶粒细化比相同条件下变形铝合金中的晶粒要粗。另外，当Sr和B同时使用时，若添加比例控制不当，Sr与B反应形成SrB6，同时降低变质和细化效果。

因此，本领域技术人员需要重新审视Si、Ti、Sr、B等相互作用，并且寻求发掘更加有效和便捷的变质细化方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中当Sr和B同时使用时，若添加比例控制不当，Sr与B反应形成SrB₆，同时降低变质和细化效果等缺陷，提供一种亚共晶铝硅合金的变质细化方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种亚共晶铝硅合金的变质细化方法，其特点在于，所述亚共晶铝硅合金的变质细化方法包括以下步骤：