[发明专利]一种合金辅助材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合金辅助材料，由如下重量比的组分组成：硝酸钡3‑8％、硝酸钠11‑15％、碳酸铝3‑9％、乙酸锰0.5‑1.5％、硝酸铝3‑11％、氯化钾11‑15％、氯化钠8‑12％、海泡石复合粉12‑18％，余量为氟铝酸钠；稀土复合物、乙酸锰能够改变杂质元素形成的有害相的形态和尺寸，海泡石复合物粉中的多种变质元素能够有效细化粗大的初晶硅，在变质处理的同时还可除气除渣，提升熔炼效率。制备方法中采用挤压煅烧的方法使得粉末原料间的间隙缩小，有利于钠、锶、铝、钾、钕等金属盐形成金属络合物，将多种元素的变质效果叠加，且络合物更为稳定，防止或减缓高温熔炼时单独变质剂的烧损，延长有效变质时间。

技术领域

本发明涉及合金变质剂领域，特别涉及一种合金辅助材料及其制备方法。

背景技术

铝硅合金共晶体中的硅相在自发生长条件下会长成片状，甚至出现粗大的多角形板状硅相，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，长期以来一直采用变质处理技术。

对共晶硅有变质效果的元素有：钠(Na)，锶(Sr)，硫(S)，镧(La)，铈(Ce)，锑(Sb)，碲(Te)等。目前研究主要集中在钠，锶，稀土等几种变质剂上，广泛应用的Al-5Ti-1B、Al-10Sr细化变质剂，存在硅化钛毒化细化效果、Sr加剧合金熔体吸气及Sr、B间相互“毒化”现象。工业上一般也采用单质磷作为变质剂，但单质磷加入高温铝合金液中会激烈燃烧，产生大量烟雾，污染空气，同时也使铝合金液吸收更多的气体，使铸件中出现孔洞，不利于铝合金铸件的强度提升及后续的锻造，而将磷与铝制备中间合金作为变质剂又存在变质温度高，变质时间长，制备工艺复杂的缺陷，因此，急需开发一种稀土基变质剂解决上述问题。

铝合金熔铸过程中一般都是采用浮游法来除气，其原理是在铝合金液中通入某种不含氢的气体产生气泡，利用这些气泡在上浮过程中将溶解的氢带出铝合金液，逸入大气。为了得到较好的精炼效果，应使导入气体的铁管尽量压入熔池深处，以使气泡上浮的行程加长，同时又不至于把沉于铝合金液底部的夹杂物搅起。通入气体时应使铁管在铝合金液内缓慢地横向移动，以使熔池各处均有气泡通过。尽量采用较低地通气压力和速度，因为这样形成的气泡较小，扩大了气泡的表面积，且由于气泡小，上浮速度也慢，因而能去除较多的夹杂和气体。同时，为保证良好的精炼效果，精炼温度的选择应适当，温度过高则生成的气泡较大而很快上浮，使精炼效果变差。温度过低时铝合金液的粘度较大，不利于铝合金液中的气体充分排出，同样也会降低精炼效果。

用超声波处理铝合金液也能有效地除气。它的原理是通过向铝合金液中通入弹性波，在铝合金液内引起“空穴”现象，这样就破坏了铝合金液结构的连续性，产生了无数显微真空穴，溶于铝合金液中的氢就迅速地逸入这些空穴中成为气泡核心，继续长大后呈气泡状逸出铝合金液，从而达到除气目的。

对于金属杂质，一般的处理方法是化有害因素为有利因素。即通过合金化方法将其变为有益的第二相，以利于材料性能的发挥。如果一定要去除的，多数情况下是利用不同元素沸点差异进行高温低压选择性蒸馏，来达到除去金属杂质的目的。

中国专利CN201711303259.3涉及一种用于亚共晶铝硅铸造合金的细化、变质剂及其制备方法和应用，其特征是化学组分为Al-1Ti-3B-10RE，各组分质量百分比为：Ti：0.9-1.1％，B：2.8-3.2％，RE：10-12％，余量Al；RE的组分为：富La混合轻稀土占40％，Y为60％。稀土元素活性作用结合熔炼磁力搅拌、快速凝固解决了细化变质剂中(Al、Ti)B₂、AlB₂团聚问题。能明显提升细化α-Al的效果和合金的力学性能。