专利名称：用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺，属于铝合金应 用技术领域。
背景技术：
铝合金是目前工业生产中广泛应用的轻金属材料，具有密度低，对光、热、电波的反射 率高，表面处理性能好，吸震、降噪性能优越等优点，因此，被广泛应用于航天、航空、航 海、汽车、建材和日用文体等各个领域，其中，以铸造性能优越的Al-Si合金应用尤为广泛。 按重量百分比，含硅量小于12.6M的A1-Si合金为亚共晶Al-Si合金，其在凝固时先析出初生 a-Al相，然后发生共晶反应生成(a-Al+Si)共晶体，该共晶体中的Si被称为共晶Si相。亚 共晶铝硅合金凝固过程中易生成粗大的针片状共晶硅，这种形态的共晶硅脆性相严重割裂了 基体，降低了合金的强度和塑性，因而需要通过变质处理使之改变成有利的形态。
对亚共晶A1-Si合金，目前己被广泛应用的变质剂是A1-Sr (锶)变质剂。锶虽然具有很 好的变质效果，但由于锶属于稀贵金属，我国资源较少、国内产量小、价格昂贵，且经锶处 理的铝合金熔体吸氢量大，容易使铝合金铸件产生气孔等缺陷，产品成品率低。因此， 一直 期望着研制出一种细化变质效果好且生产成本低的亚共晶铝硅合金变质剂。
锑(Sb)和稀土钇(Y)对亚共晶A1-Si合金具有很好的变质效果。铝硅合金中加入少量 锑或稀土后，能有效使共晶硅相变为细小片状或颗粒状，同时对初生a-Al相也有一定的细化 作用，从而使A1-Si合金的机械性能得到提高。此外，我国锑及稀土钇资源蕴藏丰富、来源 广阔、价格低廉。Al-Sb-Y-Mg变质剂能较好的细化亚共晶铝硅合金中的初生a-Al相和共晶 Si相并提高亚共晶铝硅合金的性能，对促进铝合金的实际应用具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉、制备工艺简单、细化变质效果好的亚共晶铝硅合金 变质剂。
本发明用于亚共晶Al-Si合金的变质剂，由以下元素按重量百分比组成铝82~92%， 锑5~15%，钇1~2%，镁1~2%。实验所用铝覆盖剂重量百分比组成为NaCl粉末50。/。、 KC1粉末50°/。。本发明解决该技术问题所采用的技术方案是 一种用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg 变质剂及其制备工艺，其步骤如下 第一步，制备Al-Sb-Y-Mg变质剂
按预先设计的变质剂成分准备好铝锭、锑锭、钇锭、镁锭等原料；将石墨坩埚置于电阻 炉中并将电阻炉升温至450 55(TC时将占变质剂重量百分比82 92%的铝锭放入石墨坩埚 中，并在其上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1 2%的铝覆盖剂；然后电阻炉升温 至760 80(TC，铝锭全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝液中，其中锑锭、 钇锭、镁锭加入量分别占变质剂重量百分比的5 15%、 1 2%、 1 2%，保温20 30min， 在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均 匀；而后以8 20ml/s的流量从距熔体底部8 15咖处通氩气，对熔体进行精炼2 5min; 最后，除渣并将熔体从石墨坩埚倒入金属型模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得 Al-Sb-Y-Mg变质剂。
第二步，Al-Sb-Y-Mg变质剂变质处理亚共晶铝硅合金
将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温，至450 55(TC时将A356亚共晶铝硅合金锭 放入石墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占该合金锭重量百分比1 2%的铝覆盖剂； 然后电阻炉升温至760 800°C,使A356合金锭全部熔化后，加入步骤一制备的、占该合金 锭重量百分比1 3%的Al-Sb-Y-Mg变质齐U，保温20 40min;在保温过程中用高纯石墨棒轻 微搅拌熔体以使A1-Sb-Y-Mg变质剂充分熔解并使熔体成分均匀；而后，以5 10ml/s的流量 从距熔体底部8 15mra处通氩气，对熔体进行精炼2 5min;而后，将熔体浇入已预热至200 300'C的金属型模具中。浇注完成l 2min后破型取件并使铸件在空气中冷却至室温，进行T6 热处理，其具体工艺规范为固溶处理520 54(TC，保温4 6h，淬火介质为常温水；时效 处理140 16(TC，保温时间3 4h。可制得枝晶间距和共晶硅尺寸细小的亚共品铝硅合金， 其中，铝枝品平均间距在18. 4 35. lpm之间、共晶硅平均尺寸在5 10pm。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例2制得的A356亚共晶铝合金的扫描电子显微镜照片。 图2为本发明实施例2制得的A356亚共晶铝合金的扫描电子显微镜照片。 图3为本发明实施例3制得的A356亚共晶铝合金的扫描电子显微镜照片。 图4为本发明实施例3制得的A356亚共晶铝合金的扫描电子显微镜照片。
具体实施例方式
下面结合实施例详细说明本发明，这些实施例只用于说明本发明，并不限制本发明。 使用原料A356铝合金锭，硅含量6.5 7.5Wt.%，镁0.25 0.35Wt.%;铝锭，纯度 99.9Wt.%;锑锭，纯度99.8Wt.o/o;钇锭，纯度99.9Wt.%;镁锭，纯度99.9Wt.%。
实施例1:
第一步，制备Al-Sb-Y-Mg变质剂
按重量百分比设计变质剂的元素组成为Al: 82%、 Sb: 15%、 Y: 1%、 Mg: 2%。 按预先设计的变质剂成分准备好铝锭、锑锭、钇锭、镁锭等原料；将石墨坩埚置于电阻 炉中并将电阻炉升温至55(TC时将占变质剂重量百分比82%的铝锭放入石墨坩埚中，并在其 上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1%的铝覆盖剂；然后电阻炉升温至76(TC，铝锭 全部熔化后，将锑锭、钇锭和镁锭先后加入到熔融的铝液中，其中锑锭、钇锭、镁锭加入量 分别占变质剂重量百分比的15%、 1%、 2%，保温30min，在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅 拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均匀；而后以8ml/s的流量从距熔体 底部8國处通氩气，对熔体进行精炼2min;最后，除渣并将熔体从石墨钳埚倒入金属型模具 浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得Al-Sb-Y-Mg变质剂。 第二步，Al-Sb-Y-Mg变质剂变质处理亚共晶铝硅合金
将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温，至45CTC时将A356亚共晶铝硅合金锭放入石 墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占该合金锭重量百分比1%的铝覆盖剂；然后电阻炉 升温至76(TC，使A356合金锭全部熔化后，加入步骤一制备的、占该合金锭重量百分比1% 的Al-Sb-Y-Mg变质剂，保温20min;在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体以使 Al-Sb-Y-Mg变质剂充分熔解并使熔体成分均匀；而后，以5ral./s的流量从距熔体底部8mm处 通氩气，对熔体进行精炼2min;而后，将熔体浇入已预热至20(TC的金属型模具中。浇注完 成2min后破型取件并使铸件在空气中冷却至室温，进行T6热处理，其具体工艺规范为固 溶处理520'C，保温4h，淬火介质为常温水；时效处理140'C，保温时间3h。可制得枝晶间 距和共晶硅尺寸细小的亚共晶铝硅合金，其中，铝枝晶平均间距为35. l)Lim、共晶硅平均尺寸 为lO)im。
实施例2:
第一步，制备A1-Sb-Y-Mg变质剂按重量百分比设计变质剂的元素组成为Al: 87%、 Sb: 10%、 Y: 2%、 Mg: 1%。
按预先设计的变质剂成分准备好铝锭、锑锭、钇锭、镁锭等原料；将石墨坩埚置于电阻 炉中并将电阻炉升温至50(TC时将占变质剂重量百分比87%的铝锭放入石墨坩埚中，并在其 上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1.5%的铝覆盖剂；然后电阻炉升温至78(TC，铝 锭全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝液中，其中锑锭、钇锭、镁锭加入 量分别占变质剂重量百分比的10%、 2%、 1%，保温20min，在保温过程中用高纯石墨棒轻微 搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均匀；而后以2(kl/s的流量从距熔 体底部10mm处通氩气，对熔体进行精炼5min;最后，除渣并将熔体从石墨坩埚倒入金属型 模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得A1-Sb-Y-Mg变质剂。
第二步，Al-Sb-Y-Mg变质剂变质处理亚共晶铝硅合金
将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温，至50(TC时将A356亚共晶铝硅合金锭放入石 墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占该合金锭重量百分比1.5%的铝覆盖剂；然后电阻 炉升温至780'C，使A356合金锭全部熔化后，加入步骤一制备的、占该合金锭重量百分比2% 的Al-Sb-Y-Mg变质剂，保温30min;在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体以使 Al-Sb-Y-Mg变质剂充分熔解并使熔体成分均匀；而后，以8ml/s的流量从距熔体底部10mm 处通氩气，对熔体进行精炼3min;而后，将熔体浇入已预热至25(TC的金属型模具中。浇注 完成lmin后破型取件并使铸件在空气中冷却至室温，进行T6热处理，其具体工艺规范为 固溶处理530'C，保温5h，淬火介质为常温水；时效处理15(TC，保温时间3.5h。可制得枝 晶间距和共晶硅尺寸细小的亚共晶铝硅合金，其中，铝枝晶平均间距为18.4nm、共晶硅平均 尺寸为5,。
图1为本实施例制得的A356亚共晶铝硅合金的扫描电子显微镜照片。图中灰色区域为 初生相a-Al基体，黑色区域为共晶铝相，其中均匀分布的白色网状物质为共晶硅相，初晶相 铝枝晶平均间距为18. 4pm。图2为本实施例制得的A356亚共晶铝硅合金的扫描电子显微镜 照片，图中黑色区域为共晶铝相，白色区域为共晶硅相，其平均尺寸为5pm。
实施例3:
第一歩，制备Al-Sb-Y-Mg变质剂
按重量百分比设计变质剂的元素组成为Al: 92%、 Sb: 5%、 Y: 2%、 Mg: 1%。 按预先设计的变质剂成分准备好铝锭、锑锭、钇锭、镁锭等原料；将石墨坩埚置于电阻 炉中并将电阻炉升温至45(TC时将占变质剂重量百分比92%的铝锭放入石墨坩埚中，并在其
7上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比2%的铝覆盖剂；然后电阻炉升温至80(TC，铝锭
全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝液中，其中锑锭、钇锭、镁锭加入量
分别占变质剂重量百分比的5%、 2°/。、 1%，保温25min，在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅 拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均匀；而后以15ml/s的流量从距熔体 底部15mm处通氩气，对熔体进行精炼3min;最后，除渣并将熔体从石墨坩埚倒入金属型模 具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得A1-Sb-Y-Mg变质剂。 第二步，Al-Sb-Y-Mg变质剂变质处理亚共晶铝硅合金
将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温，至55(TC时将A356亚共晶铝硅合金锭放入石 墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占该合金锭重量百分比2%的铝覆盖剂；然后电阻炉 升温至80(TC，使A356合金锭全部熔化后，加入步骤一制备的、占该合金锭重量百分比3% 的Al-Sb-Y-Mg变质剂，保温40min;在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体以使 Al-Sb-Y-Mg变质剂充分熔解并使熔体成分均匀；而后，以10ml/s的流量从距熔体底部15ram 处通氩气，对熔体进行精炼5ndn;而后，将熔体浇入己预热至30(TC的金属型模具中。浇注 完成2min后破型取件并使铸件在空气中冷却至室温，进行T6热处理，其具体工艺规范为 固溶处理54(TC，保温6h，淬火介质为常温水；时效处理16(TC，保温时间4h。可制得枝晶 间距和共晶硅尺寸细小的亚共晶铝硅合金，其中，铝枝晶平均间距为32.8nm、共晶硅平均尺 寸为9(am。
图3为本实施例制得的A356亚共晶铝硅合金的扫描电子显微镜照片。图中黑色区域为 共晶铝相，其中均匀分布的白色网状物质为共晶硅相，初晶相铝枝晶平均间距为32.8txm。图 4为本实施例制得的A356亚共晶铝硅合金的扫描电子显微镜照片，图中黑色区域为共晶铝相， 白色区域为共晶硅相，其平均尺寸为9nm。
权利要求
1、一种用于亚共晶Al-Si合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂，由以下材料按重量百分比组成铝82～92％，锑5～15％，钇1～2％，镁1～2％，铝覆盖剂1～2％。
2、 按照权利要求1所述的一种用于亚共晶Al-Si合金的Al-Sb-Y-Mg变质齐lJ，其特征在于 所述铝覆盖剂由以下材料按质量百分比组成NaCl粉末50°/。、 KC1粉末50%。
3、 一种用于亚共晶Al-Si合金的A1-Sb-Y-Mg变质剂的制造方法，其特征在于 按预先设计的变质剂成分准备好铝锭、锑锭、钇锭、镁锭等原料；将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温至450 55(TC时将占变质剂重量百分比82 92%的铝锭放入石墨坩埚 中，并在其上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1 2%的铝覆盖剂；然后电阻炉升温 至760 80(TC，铝锭全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝液中，其中锑锭、 钇锭、镁锭加入量分别占变质剂重量百分比的5 15%、 1 2%、 1 2%，保温20 30min， 在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均 匀；而后以8 20ml/s的流量从距熔体底部8 15mm处通氩气，对熔体进行精炼2 5rain; 最后，除渣并将熔体从石墨坩埚倒入金属型模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得 Al-Sb-Y-Mg变质剂。
4、 按照权利要求3所述的一种用于亚共晶Al-Si合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂的制造方法， 其特征在于将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温至55(TC时将占变质剂重量百分比82% 的铝锭放入石墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1%的铝覆盖剂； 然后电阻炉升温至76(TC，铝锭全部熔化后，将锑锭、钇锭和镁锭先后加入到熔融的铝液中， 其中锑锭、钇锭、镁锭加入量分别占变质剂重量百分比的15%、 1%、 2%，保温30min，在保 温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均匀； 而后以8ml/s的流量从距熔体底部8mm处通氩气，对熔体进行精炼2min;最后，除渣并将熔 体从石墨坩埚倒入金属型模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得Al-Sb-Y-Mg变质剂。
5、 按照权利要求3所述的一种用于亚共晶Al-Si合金的A卜Sb-Y-Mg变质剂的制造方法， 其特征在于:将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温至50(TC时将占变质剂重量百分比87% 的铝锭放入石墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比1.5%的铝覆盖 剂；然后电阻炉升温至78(TC，铝锭全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝 液中，其中锑锭、钇锭、镁锭加入量分别占变质剂重量百分比的10%、 2%、 1%，保温20min， 在保温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均 匀；而后以20ml/s的流量从距熔体底部10mm处通氩气，对熔体进行精炼5min;最后，除渣 并将熔体从石墨坩埚倒入金属型模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得Al-Sb-Y-Mg 变质剂。
6、按照权利要求3所述的一种用于亚共晶Al-Si合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂的制造方法， 其特征在于:将石墨坩埚置于电阻炉中并将电阻炉升温至450 °C时将占变质剂重量百分比92% 的铝锭放入石墨坩埚中，并在其上分散的撒一层干燥的占变质剂重量百分比2%的铝覆盖剂； 然后电阻炉升温至80(TC，铝锭全部熔化后，将锑锭、钇锭、镁锭先后加入到熔融的铝液中， 其中锑锭、钇锭、镁锭加入量分别占变质剂重量百分比的5%、 2%、 1%，保温25min，在保 温过程中用高纯石墨棒轻微搅拌熔体，以使锑锭、钇锭、镁锭充分熔解并使熔体成分均匀； 而后以15ml/s的流量从距熔体底部15mm处通氩气，对熔体进行精炼3min;最后，除渣并将 熔体从石墨坩埚倒入金属型模具浇注成锭，冷却至室温后打开模具，制得Al-Sb-Y-Mg变质剂。
全文摘要
本发明公开了一种亚共晶Al-Si合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂，由以下元素按重量百分比组成铝82～92％，锑5～15％，钇1～2％，镁1～2％，铝覆盖剂1～2％。铝覆盖剂重量百分比组成为NaCl粉末50％、KCl粉末50％。本发明还公开了制备该变质剂的方法将占变质剂重量百分比82～92％的铝锭置于450～550℃的石墨坩埚中，加入占变质剂重量百分比1～2％的铝覆盖剂；升温至760～800℃，将占变质剂重量百分比5～15％的锑锭、1～2％的钇锭、1～2％的镁锭先后加入到熔融的铝液中，保温20～30min，而后以8～20ml/s的流量从距熔体底部8～15mm处通氩气，对熔体进行精炼2～5min；除渣并将熔体倒入金属型模具，冷却至室温。
文档编号C22C21/00GK101538666SQ200910137138
公开日2009年9月23日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者朔 吕, 吴群虎, 朱志华, 李华友, 李娅珍, 李海鹏, 熊国源, 王占库, 赵永旺, 赵维民 申请人:中信戴卡轮毂制造股份有限公司;河北工业大学