[发明专利]两相区二、三、四次重复凝固净化铝及铝合金熔体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金熔体净化方法，尤其一种两相区重复凝固净化铝及铝 合金熔体的方法。

背景技术

作为结构材料，与钢铁相比，铝合金具有密度小，比强度高等优点，在航空 航天、汽车、医疗器械等领域用量日益增加。在铝合金生产过程中，尤其在铝锭 制备，铸件制造过程中会产生大量的孔洞缺陷，造成铝锭或铝合金铸件性能，特 别是力学性能，大幅下降甚至报废，导致成品率低，大量能源浪费。对于铝合金 中孔洞缺陷的研究早已成为铝合金尤其铸造用铝合金的研究热点，但是一直没有 很有效地工艺方法以控制或消除孔洞缺陷。研究表明，铝及铝合金熔体中的氢与 氧化夹杂的存在是导致孔洞缺陷产生的主要因素；由于氢在铝及铝合金铝及铝合 金固液两相中的溶解度的巨大差别使得凝固时氢在凝固界面前大量聚集，导致液 相中的氢过饱和，而过饱和的氢依托熔体中的氧化夹杂形核并快速生长产生孔洞 缺陷，因此，净化熔体是减少铸锭或铸件中孔洞缺陷的主要方法。传统的熔体净 化精炼工艺为向熔体中加入精炼剂(熔剂)，如C₂Cl₆、JDLF-1等，但会对环境造 成污染，对操作人员有害，且容易引入新的杂质，效率低；或者通过旋转喷吹惰 性气体、氮气，但是效果不够稳定，通入的气泡尺寸大或产生合泡时效果不好， 通入的气体除湿不够反而会增加孔洞缺陷，尤其通入氮气时，温度控制不当会与 铝熔体发生反应，反而污染熔体；真空熔炼、电磁净化等工艺对设备要求很高， 成本也就相应增加，因此采用两相区重复凝固净化铝合金熔体的方法有重要的应 用前景。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够降低孔隙率并提高铝及铝合 金致密性的两相区二、三、四次重复凝固净化铝合金熔体的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种两相区二次重复凝固净化铝及铝合金熔体的方法：

第一步：将要进行熔炼铸造的铝或铝合金加热到700℃～780℃使其熔化， 保温10min～20min后撇渣；

第二步：将处理好的熔体浇入转浇包中进行冷却，冷却速率为0.01℃/s～ 20℃/s，冷却到固相线温度至室温间任意温度，完成熔体在转浇包中的第一次凝 固；

第三步：将上述第一次在转浇包中凝固后的铝及铝合金放入加热炉加热到 700℃～780℃熔化后，撇去熔体表面上的浮渣，将熔体浇入型腔，完成熔体的第 二次凝固，完成铸件浇注。

一种两相区三次重复凝固净化铝及铝合金熔体的方法，其特征在于：

第一步：将要进行熔炼铸造的铝或铝合金加热到700℃～780℃使其熔化， 保温10min～20min后撇渣；

第二步：将处理好的熔体浇入转浇包中进行冷却，冷却速率为0.01℃/s～ 20℃/s，冷却到固相线温度至室温间任意温度，完成熔体在转浇包中的第一次凝 固；

第三步：将上述转浇包连同其中完全凝固的铝及铝合金放入加热炉再次加热 熔化，升温速率为0.1℃/s～20℃/s，加热至铝及铝合金液相线温度～700℃；

第四步：将上述转浇包连同其中完全熔化的铝及铝合金从加热炉中取出进行 冷却，冷却速率为0.01℃/s～20℃/s，冷却到铝及铝合金合金固相线温度至室 温间任意温度，完成熔体在转浇包中的第二次凝固；

第五步：将上述第二次在转浇包中凝固后的铝及铝合金放入加热炉加热到 700℃～780℃熔化后，撇去熔体表面上的浮渣，将熔体浇入型腔，完成熔体的第 三次凝固，完成铸件浇注。

一种两相区四次重复凝固净化铝及铝合金熔体的方法：

第一步：将要进行熔炼铸造的铝或铝合金加热到700℃～780℃使其熔化， 保温10min～20min后撇渣；

第二步：将处理好的熔体浇入转浇包中进行冷却，冷却速率为0.01℃/s～ 20℃/s，冷却到固相线温度至室温间任意温度，完成熔体在转浇包中的第一次凝 固；

第三步：将上述转浇包连同其中完全凝固的铝及铝合金放入加热炉再次加热 熔化，升温速率为0.1℃/s～20℃/s，加热至铝及铝合金液相线温度～700℃；

第四步：将上述转浇包连同其中完全熔化的铝及铝合金从加热炉中取出进行 冷却，冷却速率为0.01℃/s～20℃/s，冷却到铝及铝合金合金固相线温度至室 温间任意温度，完成熔体在转浇包中的第二次凝固；