一種細化鋁合金的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋁合金熔煉領域，具體地涉及一種細化鋁合金的方法。
【背景技術】
[0002] A356. 2鋁合金具有流動性好，無熱裂傾向，線收縮小，比重小，耐蝕性好等優良特 性，是汽車輪轂的主要使用材料。然而，未細化變質的A356. 2鋁合金的鑄態組織為粗大片 狀或針狀共晶硅和a-Al枝晶組織，力學性能較低。因此，必須添加變質元素及晶粒細化元 素，使共晶硅形態由粗大的片狀或針狀轉變為細小的球狀或棒狀，同時使a-Al晶粒得到 細化，才能提高A356. 2合金的使用性能，擴展其應用范圍。目前，工業生產中A356. 2鋁合 金常用的細化劑有Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B-C等。
[0003] 在先技術，CN102886511A公開了一種制備Al-Ti-C晶粒細化劑的方法。所述細化 劑由TiC加入鋁液中制得。涉及到的TiC為納米顆粒，材料成本高，制備工藝復雜。且需要 使用氬氣或氮氣將該納米粉末分散到熔體中，加大了工藝的復雜程度和整個工藝的周期， 不易控制，不利于產業化生產。
[0004] 在先技術，CN103667759A公開了一種Al-Mg-Si系合金a -Al晶粒細化劑及其制 備方法。該方法需將Ti、Bi、Cr三種粉末混合后研磨至200-400目，加大了工藝時長。且粉 末需用鋁箔緊密包裹后，在200-25(TC下烘烤30min后方可使用，增加了工藝復雜程度，不 利于產業化生產。
[0005] 在先技術，CN103589916A公開了一種快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金細化劑及其 制備方法。該細化劑為晶態材料，其顯微組織由a -Al及尺度為微米級的TiAl3、TiB2、AlB2 和Al3Sc晶體相組成，微米級的析出相提供有限的形核質點，限制了元素的細化效果。
[0006] 綜上所述，現有技術中的鋁合金細化劑要么成本較高難以廣泛應用，要么使用步 驟和過程復雜，限制了其在生產上的應用。
【發明內容】
[0007] 因此，本發明的目的是提供一種新型的鋁合金細化方法，從而克服以上的各個問 題。
[0008] 如本發明的說明書中所使用的，術語"納米準晶合金"是指一種含有納米準晶相的 金屬基復合材料。在本發明中術語"納米準晶合金"，是以鋁為基體，以Al-Mn-R e準晶為析 出相的合金。
[0009] 為了實現以上的發明目的，本發明提供了以下的技術方案：
[0010] 在本發明的一個方面，提供了一種細化鋁合金的方法，該方法使用鋁基納米準晶 合金作為鋁合金細化劑，來進行鋁合金細化；所述的鋁基納米準晶合金不含有Si、Fe或者 Cr ;以及所述的鋁基納米準晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce組成的
[0011] 在本發明一個優選的方面，所述的鋁基納米準晶合金以原子比計由92份的Al、6 份的Mn和2份的稀土元素所組成。
[0012] 在本發明一個優選的方面，所述的稀土元素是Ce和La中的一種。
[0013] 在本發明一個優選的方面，所述的鋁合金細化劑是壓制成的柱狀試塊。
[0014] 在本發明一個優選的方面，所述的方法包括步驟：（1)將待處理鋁合金熔化；（2) 將按待處理鋁合金的重量計〇. 30-0. 60%的鋁合金細化劑加入鋁合金熔體中，并機械攪拌、 靜置及除渣。
[0015] 在本發明一個優選的方面，所述的步驟（1)中，熔化鋁合金的溫度比鋁基納米準 晶合金的溫度高20-40攝氏度。
[0016] 在本發明一個優選的方面，所述的步驟（2)中，鋁合金細化劑的量為按待處理鋁 合金的重量計0. 45%。
[0017] 在本發明一個優選的方面，其特征在于，所述的鋁合金是A356. 2鋁合金。
[0018] 在本發明的另一個方面，還提供了按照前文所述的方法細化加工得到的鋁合金。
[0019] 在本發明的另一個方面，還提供了按照前文所述的方法細化加工得到的鋁合金在 鑄造車輪中的用途。
[0020] 本發明還提供了以下的技術方案：
[0021] 本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：一種利用鋁基納米準晶合金對 A356. 2合金進行晶粒細化的方法，包括如下步驟：
[0022] 第一步，錯基納米準晶合金成分的選擇。
[0023] 所選鋁基納米準晶應不含有Si、Fe、Cr等對A356. 2合金力學性能有害的元素。所 選鋁基納米準晶可以是Al92Mn6Ce2、Al 92Mn6La2成分中的其中一種。
[0024] 第二步，鋁基納米準晶合金細化劑的制備。
[0025] 按照上述成分選擇原則，選擇一種純度99. 99%、厚20 μm、寬I. 5mm的商業納米準 晶合金條帶（購自安泰科技股份有限公司）。利用壓塊機將條帶在500MPa壓力下壓制5 秒，制成q>20 mm X 5 mm的圓柱形試塊，以防止熔煉過程中條帶上浮，備用。
[0026] 第三步，鋁合金熔煉與細化過程。
[0027] 根據所選鋁基納米準晶合金的差示掃描量熱儀（DSC)檢測結果，分析鋁基納米準 晶合金的熔化溫度，從而確定A356. 2合金的熔煉溫度，使得A356. 2合金熔煉溫度比鋁基納 米準晶合金的熔化溫度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔煉溫度720°C，保證鋁 基納米準晶合金加入A356. 2鋁合金后能夠順利熔解。待A356. 2合金熔化后，取質量分數 0. 45%的鋁基納米準晶合金圓柱試塊加入到A356. 2鋁合金液中，機械攪拌120s使其充分 熔解并分散均勻，將合金液靜置l〇min，除渣后進行澆鑄。
[0028] 本發明的有益效果是：本發明中用于細化A356. 2合金的鋁基合金為納米準晶合 金，具有成分均勻的特點，其加入到鋁合金液后大量納米準晶相可作為異質形核核心，均勻 分散在鋁液中。細化處理后A356. 2合金中a -Al晶粒尺寸比傳統細化劑處理的鋁合金顯著 減小，細化效果更好。該方法工藝過程較為簡單，生產周期短，克服了熔煉和制備過程工藝 復雜、工藝時間長、細化效果有限等弊端。本發明專利所述細化劑的制備過程簡單，只需將 商購條帶壓制成塊即可使用，工時短，生產率高。本發明專利細化劑選用的是對A356. 2合 金細化能力強的含稀土合金，且為納米準晶，其加入熔體后元素分布比傳統合金更加均勻， 納米準晶顆粒大大增加了異質形核質點數量，改善了鋁合金的晶粒細化效果。
【附圖說明】
[0029] 以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施方案，其中：
[0030] 圖1為實施例1中Al92Mn6Ce^米準晶合金的透射電子顯微照片；
[0031] 圖2為實施例1中Al92Mn6Ce^米準晶合金的差示掃描量熱曲線；
[0032] 圖3為A356. 2合金的鑄態顯微組織；
[0033] 圖4為傳統Al-Ti-B細化劑處理后的A356. 2合金的鑄態顯微組織；
[0034] 圖5為Al92Mn6Ce^米準晶合金處理后的A356. 2合金的鑄態顯微組織。
【具體實施方式】
[0035] 實施例1 Al92Mn6Ce2納米準晶合金作為細化劑
[0036] 第一步，錯基納米準晶合金成分的選擇。
[0037] 所選鋁基納米準晶應不含有Si、Fe、Cr等對A356. 2合金