[发明专利]铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE细化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE晶粒细化剂及其采用感应熔炼制备该细化剂的方法，其成分为Al‑xNb‑yB‑zRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al；其中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两者以上的混合。本方法制备工艺简单，且能精确地控制细化剂的成分。利用该细化剂对铸造铝硅合金进行晶粒细化，细化效果优异，且对形状复杂、薄厚不同的铸件各部位，即冷却速度不同的各部位细化效果的冷速敏感性较低，细化后合金的机械性能得到显著提高，显著降低了具有不同冷却速度各部位之间性能的差异。

主权项

采用感应熔炼工艺制备一种铸造铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbBRE细化剂的方法，该方法包括有打结坩埚、装料、熔化、精炼和浇注步骤；其特征在于：配制细化剂的目标成分：细化剂的目标成分为Al‑xNb‑yB‑zRE；用量：0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤3wt％，0.01＜z≤1wt％，余量为Al；Al元素是以Al块的形式配料；Nb元素以Al‑Nb中间合金块的形式配料；B元素以B粉末或者Al‑B中间合金块的形式配料；RE稀土元素以RE块或者Al‑RE中间合金块的形式配料；块体的长与宽尺寸为1cm×1cm～5cm×5cm；锭模步骤；将石墨锭模放入电阻炉中升温至200～500℃时，保温2～4h，然后将充分预热的锭模装入感应电炉内，并在锭模上安装浇口杯，浇口杯上加装氧化镁陶瓷过滤器，以待浇注；打结坩埚步骤；在打结坩埚步骤中坩埚选用氧化镁坩埚；然后将氧化镁坩埚打结安装在感应电炉内，并在600～800℃条件下预烧结坩埚2～4h后，得到预处理后坩埚待用；在装料步骤中；为了加速炉料的熔化，Al块放在氧化镁坩埚壁的附近，在Al块上放入Al‑Nb中间合金块、再放入用铝箔包裹好的B粉末或者Al‑B中间合金块，最后在上部放入RE块或者Al‑RE中间合金块；炉料不得超过感应线圈的高度；熔化与精炼复合步骤；对于炉料的熔炼采用熔炼工艺曲线进行，第一阶段功率为5～10KW，加热时间为20～40min，第一阶段的功率升速率为0.125～0.5；第二阶段功率为10～20KW，加热时间为5～10min，第二阶段的功率升速率为1～4；第三阶段功率为20～35KW，加热时间为5～10min，第三阶段的功率升速率为2～7；然后在功率为10～20KW的条件下精炼10～30min；断电，静置10～30min后，扒渣，得到洁净的熔液以备浇注；在第一阶段后加入覆盖剂，以防止铝液氧化；所述覆盖剂为50wt％的NaCl和50wt％的KCl组成；在浇注步骤中；以功率10～15KW给电，使洁净的熔液从坩埚中浇注到锭模中，得到目标成分的Al‑xNb‑yB‑zRE；所述Al‑Nb‑B‑RE中RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两种以上的混合；所述Al‑Nb‑B‑RE中包含的杂质化学元素有：Fe≤0.2wt％；Cu≤0.1wt％；Mn≤0.1wt％；Zn≤0.1wt％；Ga≤0.05wt％；S≤0.05wt％。