[发明专利]一种高性能A356铝合金精炼及强韧化热处理工艺方法

摘要

本发明涉及一种高品质A356铝合金熔体炉内精炼组织均匀化细化及热处理强韧化的制备方法，主要是为了克服：传统A356铝合金熔炼存在含氢量高、造渣多和组分不均匀，且铸锭由于含硅量高，脆性显著，成形性和时效强度难以兼顾平衡的技术难题，而提出一种有效均质弥散铝合金熔体，并增强除氢、除渣净化效果的高品质A356铝合金精炼方法，并针对A356铝合金组分相变的特性优选与其相匹配的固溶温度，结合二级时效处理技术，还提供一种满足A356铝合金综合力学性能要求的热处理工艺。

主权项

1.一种高性能A356铝合金精炼及强韧化热处理工艺方法，其特征在于包括以下步骤：/n⑴ 配料/n以A356铸造铝合金为原料，各元素按照质量百分比计为，Si:6.9-7.5%、Mn:≤0.5%、Mg:0.3-0.45%、Ti:≤0.2%、Fe:≤0.12%、Cu:≤0.1%、Zn:≤0.05%，余量为Al；/n⑵ 熔剂备料/n选用C₂Cl₆、K₂TiF₆、CaF₂、Na₂SiF₆、Na₃AlF₆组元配置的铝合金熔体复合精炼覆盖除渣剂，其中，组元C₂Cl₆、K₂TiF₆、CaF₂主要是去除游离态H，而组元Na₂SiF₆、Na₃AlF₆主要是去除Al₂O₃夹杂；分别按照0.24 wt.%、0.32wt.%、0.10 wt.%、0.24 wt.%、0.10 wt.% A356铸造铝合金的质量称量C₂Cl₆、K₂TiF₆、CaF₂、Na₂SiF₆、Na₃AlF₆组元，并将各组元均匀混合，随后，用铝箔纸包裹，加热至200-260℃烘干备用；/n⑶ 中间合金备料/n选用稀土中间合金和碱土中间合金作为A356铝合金的变质细化剂，所述稀土中间合金为Al-10Ce或/和Al-10La，碱土中间合金为Al-10Sr，其中稀土Ce元素在稀土中间合金Al-10Ce的质量百分比为10%，稀土La元素在稀土中间合金Al-10La的质量百分比为10%，碱土Sr元素在碱土中间合金Al-10Sr的质量百分比为10%；按照0.15-0.30 wt.%及0.05wt.% A356铸造铝合金的质量分别计算稀土中间合金中稀土元素、碱土中间合金中碱土元素的添加量，并分别算出构成变质细化剂中相应稀土中间合金及碱土中间合金的配比质量，称量，用铝箔纸包裹，加热至200-260℃烘干备用；/n⑷ 辅助工具准备/n将氧化锌溶液均匀涂抹在钟罩表面后，加热钟罩至200-260℃烘干备用；将氧化锌溶液均匀涂抹在钢质模具内壁，并将孔径为10目和20目的泡沫陶瓷过滤器片放入陶瓷浇口杯内，其中，20目的泡沫陶瓷过滤器片位于10目的泡沫陶瓷过滤器片的下方；将陶瓷浇口杯下口插入钢质模具内孔，安放在钢质模具上方，接着，随同钢质模具放入热处理炉中加热至300-400℃，保温备用；/n⑸ A356铝合金熔炼/n将原料A356铸造铝合金放入坩埚内，将坩埚放入熔炼炉，以10℃/min的升温速率由常温加热至200℃，保温30min，接着以10℃/min的升温速率加热至300℃，保温30min，再以15℃/min的升温速率加热至600℃，保温30min，最后，以20℃/min的升温速率加热至800℃熔炼A356铝合金；/n⑹ 熔剂精炼铝合金熔体/n待A356铝合金完全熔化后，测试熔体温度，确认熔体温度达到800℃后，将步骤⑵备料的铝箔纸包裹的复合精炼覆盖除渣剂通过钟罩浸入A356铝合金熔液中，并使钟罩沿着坩埚四周缓慢摆动，直至不再有反应气体生成；随后，撤除钟罩，让A356铝合金熔液静置30min；待渣滓充分形成，随后，将覆盖在铝合金熔体表面及附着在坩埚壁上的渣滓扒除干净；/n⑺ 铝合金熔体精炼/n采用钟罩将步骤⑶备料的铝箔纸包裹的中间合金浸入A356铝合金熔液中，待其熔融后，采用复合式石墨搅拌装置搅拌净化铝合金熔液，所述复合式石墨搅拌装置是中国专利申请201811367477.8中所述一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置；/n⑻ 多道次过滤浇注/n从热处理炉取出钢质模具，将A356铝液浇入陶瓷浇口杯，并经10目和20目的泡沫陶瓷过滤器片流入钢质模具，冷却后，脱模；/n⑼ 固溶-淬火处理/n采用差示扫描量热仪检测铸态A356铝合金各物相的转变温度，记录下最低相变温度t_min，随后，将A356铝合金放入温度精度为±1℃的热处理炉中，加热至（t_min-120）℃，保温2-4h后，接着，继续加热至（t_min-70）℃，保温4-6h后，从炉中取出迅速放入循环冷水中进行全浸淬火，期间，水温控制在40℃以下，淬火结束后，取出A356铝合金；/n⑽ 一级时效处理/n将淬火后的A356铝合金铸锭重新放入温度精度为±1℃的热处理炉中，加热至150-180℃，保温2-4h，随炉冷却后，取出；/n⑾ 二级时效处理/n接着，再次将A356铝合金铸锭放入温度精度为±1℃的热处理炉中，加热至200-240℃，保温3-5h，随炉冷却后，取出。/n