[发明专利]一种高镁含量铸造铝镁合金的熔炼浇注工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料技术领域的铝合金熔炼铸造工艺方法，具体涉及一种高镁含量铸造铝镁合金熔炼工艺方法。

背景技术

铝合金的密度小、塑形高、具有优良的导电性能和导热性能，其表面能生成致密的氧化膜保护层，有较好的耐蚀性能。通过在纯铝的基础上加入合金元素并通过热处理强化后，铝合金能具有良好的综合力学性能，在工业上占有越来越重要的地位，大量广泛应用于军事、工业和交通运输等领域。

在铝合金铸件选材过程中，如果铝合金铸件涉及到在船舶上或者在海洋气氛服役条件的，一般选用具有较高力学性能和优异耐蚀性能的铸造铝镁合金系列。如舰船上一些重要结构如雷达底座、弹箱类、武器支撑体等部件均采用铸造铝镁合金制造，即通过减轻舰船的自重以提高航速和稳定性，并使得舰船及其部件具有稳定良好的服役稳定性。

但是铸造铝镁合金虽然具有较高力学性能和优异耐蚀性能，但铸造工艺性能相对较差。而且该系列合金由于镁元素含量较高、强化合金元素含量较多，导致其熔炼工艺复杂不易掌握，限制了铸造铝镁合金在大型舰船重要结构件上的推广应用。

经对现有技术的检索发现，在中国专利CN103074510中，提及了一种铝镁系铸造铝合金材料的精练方法。该方法采用固态精炼剂和氩气分别进行精炼除气，且铝合金熔体长期保持在730～760℃之间。该方法所制得的铝镁合金中镁元素收得率高，而且除气效果较好。

在中国专利CN103060585中，也提及了一种铝镁系合金的熔炼方法。其具体方法是采用钢质坩埚和石墨坩埚进行分级熔化和保温精炼处理，最后通过在石墨坩埚中获取熔体进行铸件浇注成形。此方法能获得铸造缺陷少且铁、硅含量较低的铝镁系铸造铝合金。

检索中还发现，在中国专利CN104550862中，介绍了薄壁铝镁合金重力铸造工艺，该方法首先将纯铝锭熔化成760～780℃的熔体，再向其中加入预热的纯镁锭、钛剂以及细化剂，然后加入打渣剂后进行旋转除气精炼，接着在熔体温度为760℃左右进行浇注。该方法具有操作简单、工艺变量少和工艺出品率高的特 点。

然而，目前所公开的相关专利方法对于生产武器装备需求的大型高性能铸造铝镁合金铸件而言，还稍显欠缺。

中国专利CN103074510所提及的精炼方法虽然获得了很高的镁元素收得率和较好的精炼质量，但是其熔炼过程中，熔体长期处于730～760℃之间，而没有提及熔体和熔炼坩埚之间的隔绝防护。若使用钢质坩埚，则会因为高温下铁元素向溶体中扩散而导致铁含量增加，难以满足ZL305合金中铁元素含量质量百分数小于0.3％的要求；若使用石墨坩埚，则会导致石墨坩埚中的硅元素析出，难以满足ZL305合金中硅元素含量质量百分数小于0.2％的要求，并且石墨还会和镁元素反应而发生坩埚腐蚀。该方法只能适应于生产铁、硅等杂质元素含量要求不严格的铸造铝镁合金。

中国专利CN 104550862中介绍的铝镁合金重力铸造工艺中，铝合金熔体温度长期保持在760～780℃，而且没有在熔体和熔炼坩埚间加隔绝介质，熔炼浇注过程中也没有防止镁元素烧损的工艺措施。该方法只能应用于普通商用以及综合力学性能要求不高的铝镁合金铸件。

而在中国专利CN103060585所提及的一种铝镁系合金的熔炼方法中，采用分级熔化和精炼的工艺，有效控制合金杂质含量和镁元素的烧损。但是该工艺需要将高温铝合金熔体进行大量转移，增加了产品质量风险和生产成本，而且在其精炼工艺中加入了对生态环境具有危害性的六氯乙烷。该方法只能用于生产某些特定的铝镁合金产品，在大规模推广应用时成本较高。

综上所述，在前人研究基础上，针对现有技术中的不足，本发明来发了一种氧化防护效果显著、杂质含量低、精炼除气效果好且生产过程安全可控的高镁含量铝镁合金熔炼铸造工艺。本方法操作简单，易于在工业生产中大规模推广应用，对于促进高镁含量铝镁合金铸件在舰船设备关重结构件上的推广应用发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种氧化防护效果显著、杂质含量低、精炼除气效果好且生产过程安全可控的高镁含量铝镁合金熔炼铸造工艺。本方法操作简单，易于在工业生产中大规模推广应用，对于促进高镁含量铝镁合金铸件在舰船设备关重结构件上的推广应用发展具有重要意义。