[发明专利]用于孕育处理铸造铝合金的非晶态镍基合金孕育剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金凝固领域，特别是涉及用于孕育处理铸造铝合金的一种新型镍基非晶合金孕育剂及其制备方法。 

背景技术

在金属材料凝固领域中，变质剂和孕育剂一般以晶态(单质、化合物以及合金等)的形式加入到金属熔体中进行变质和孕育，细化结晶相或者改变结晶相的生长方式。其机制一般为核心(非自发核心)或者“毒化”理论。目前没有关于采用非晶态合金进行变质或者孕育的文献报道。本发明涉及用于孕育处理铸造铝合金的一种新型非晶态镍基合金孕育剂及其制备方法。采用非晶合金的亚稳态结构及非晶晶化的物理特性孕育处理铝合金，获得了意想不到的效果，显著增加了铝合金熔体中的异质形核核心，十分明显地细化了凝固组织，大大提高了合金的强韧性。该非晶态镍基合金孕育剂便于分散和均匀，孕育剂实际收得率高，细化后的组织均匀，孕育处理和合金凝固时间大为缩短，适合长时间大批量的连续铸造，孕育成本比稀土变质剂低等优点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于孕育处理铸造铝合金的非晶态镍基合金孕育剂及其制备方法，该孕育剂及方案对铝合金体系的普适性强、变质剂实际收得率高、便于分散和均匀、细化后的组织均匀、变质处理和合金凝固时间短、适合长时间大批量的连续铸造的铸造铝合金。 

本发明的上述目的通过以下技术方案实现： 

一种用于孕育处理铸造铝合金的非晶态镍基合金孕育剂，该孕育剂是Ni基多元非晶合金，由Ni、Nb、Ti和Zr元素组成，其成分按原子百分比为：Ni：40.000～70.000，Nb：10.000～40.000，Ti：5.000～20.000，Zr：0.000～10.000，使用电弧熔炼吸铸和感应加热旋淬方法制备成条带状。 

所述的一种用于孕育处理铸造铝合金的非晶态镍基合金孕育剂的制备方法，非晶孕育剂制备工艺步骤为： 

1)多元合金的熔炼及吸铸成型： 

将Ni、Nb、Ti和Zr合金元素按所述成分进行配比，放入电弧炉真空熔炼室的水冷铜坩埚内，熔炼之前先将电弧炉熔炼室的真空度抽到0.006-0.008Pa的真空状态，然后向熔炼真空室内通入0.05-0.06MPa的高纯氩气，在Ti吸氧的高纯氩气保护下，在水冷铜坩埚内使用电弧熔炼镍基多元合金，熔炼电流为250-350A，一次熔炼3-4分钟，熔炼过程中加电磁搅拌，电磁搅拌电流为1-2A，反复翻面熔炼合金4-5次，使合金成分充分均匀，最后开动真空泵，抽气，造成铜模具腔体内与熔炼室内的压力差，将水冷铜坩埚内的镍基合金熔体吸入铜模具内冷却成型为合金棒； 

2)感应加热旋淬方法制备非晶条带： 

将吸铸的镍基合金棒切割后放入感应加热单辊旋淬系统真空熔炼室的石英坩锅内，熔炼之前，先将电弧炉熔炼室的真空度抽到0.006-0.008Pa的真空状态，然后向熔炼真空室内通入0.05-0.06MPa高纯氩气，开动中频感应电源，电源输出功率6-10KW，感应加热熔炼时间约30-60秒，然后将镍基合金熔体喷到高速旋转的辊轮上，制成非晶条带，喷注压力为0.06-0.08MPa. 

所用高纯氩气的纯度都为99.998-99.999vol.％。 

该孕育剂是制成薄条带状的，以薄带的形式加入到熔体中，便于分散和均匀，孕育剂实际收得率高，孕育处理时间大为缩短，细化后组织均匀，提高了生产效率，适合长时间大批量的连续铸造。 

该孕育剂是非晶态的，由Ni、Nb、Ti和Zr元素组成的镍基多元非晶合金，不含贵金属，其成本较低，在变质过程中烧损小，较为稳定。 

本发明一种用于孕育处理铸造铝合金的新型镍基非晶合金孕育剂及其制备方法与目前已有的变质及孕育技术相比具有以下特点： 

1)本发明的孕育剂是非晶态的，不同于以往的晶态孕育剂。 

2)非晶合金以薄带的形式加入到熔体中，便于分散和均匀，变质剂实际收得率高，细化后的组织均匀，变质处理和合金凝固时间大为缩短，提高了生产效率，适合长时间大批量的连续铸造。 

3)该非晶态孕育剂是由Ni、Nb、Ti和Zr元素组成的镍基多元非晶合金，不含贵金属，其成本较低，在变质过程中烧损小，较为稳定。 

附图说明

图1(a)是未经非晶孕育处理的铝合金(实施例1)的铸态微观组织光镜照片。 

图1(b-f)是经非晶孕育处理的铝合金(实施例2-6)的铸态微观组织光镜照片。 

图2曲线1-6是对应实施例1-6经T6热处理之后的拉伸工程应力应变曲线。 

具体实施方式