一种铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂及其制备方法

摘要

本发明公开了铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂及其制备方法，其成分为Al‑xNb‑yTi‑zB‑kRE，其中，0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤6wt％，0.01＜z≤1wt％，0.01＜k≤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。制备工艺简单，能精确地控制成分。利用该复合细化变质剂对铝合金进行处理，细化效果及变质效果优异，且对形状复杂、薄厚不同的铸件各部位，即冷速不同各部位细化效果的冷速敏感性低，所得合金的机械性能显著提高，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

采用感应电炉熔炼工艺制备铝合金用低冷速敏感高形核能力AlNbTiBRE复合细化变质剂的方法，所述感应电炉熔炼工艺包括有打结坩埚、装料、熔化、精炼和浇注步骤；其特征在于：配制复合细化变质剂的目标成分：复合细化变质剂的目标成分为Al‑xNb‑yTi‑zB‑kRE；用量：0.01＜x≤6wt％，0.01＜y≤6wt％，0.01＜z≤1wt％，0.01＜k≤1wt％，余量为Al；所述RE为La、Ce、Nd、Er、Gd、Y、Yb、Sc中的一种或者两种以上的混合；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；安装有氧化镁陶瓷过滤器的浇口杯有利于复合细化变质剂熔体的洁净化；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；对预处理后的氧化镁坩埚需要检查其有无裂纹，以免造成熔炼时漏料，以便于感应系统顺利对坩埚内金属原料进行感应熔炼；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，再放入海绵Ti，然后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；应用装料方式能够避免熔化过程中炉料的架桥，使制得的复合细化变质剂成分均匀；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；第二阶段功率为15～25KW，加热时间为5～10min；第三阶段功率为25～40KW，加热时间为5～10min；然后在功率为20～30KW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‑yTi‑zB‑kRE复合细化变质剂；所述Al‑Nb‑Ti‑B‑RE复合细化变质剂中包含的杂质化学元素有：Fe≤0.3wt％；Cu≤0.2wt％；Mn≤0.1wt％；Zn≤0.1wt％；Ga≤0.05wt％；S≤0.05wt％。