[发明专利]一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法

说明书

本发明涉及一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法，包括熔炼、精炼、制模、浇注、冷却步骤，所述的浇注是待精炼后的铝合金熔液降温至680‑720℃时，浇注到砂型模具或金属模具中，浇注后待铝合金熔液降温至620‑650℃时，采用水幕定向移动冲击模具，使铝合金铸件沿水幕经过的方向依次快速冷却。本发明铸造方法在不添加任何细化剂的情况下，能够细化铝合金的显微组织，促使晶粒沿水幕移动的方法生长成细长柱状晶，从而起到提高力学性能的效果。

技术领域

本发明涉及一种铝合金铸造方法，属于金属合金材料的制备技术领域。

背景技术

铸件内部的显微组织主要由等轴晶和柱状晶等两种形态。一般而言，在常温工作条件下的大多数铸件都希望获得细小的等轴晶组织，等轴晶晶粒细化，意味着晶界的增多和铸件强度、塑性的提高。而对于某些设备，例如发动机叶片等的工作环境属于高温环境，对疲劳强度、断裂韧性、塑性、抗蠕变性能和抗疲劳裂纹扩展能力等具有较高的要求。在高温工作环境下，铸件内的晶界强度低于晶内强度，晶界的增多会降低叶片的强度，细小的等轴晶组织会造成铸件的高温强度下降，所以要尽量改变等轴晶组织以减少晶界的数量。

柱状晶组织具有成分偏析少和结构致密的优点，生成柱状晶组织能够消除铸件内的横向晶界，从而减少铸件内晶界的数量。对于塑性较差的合金如果柱状晶比率高的话，容易导致再热加工破裂。而对于具有优良塑性的铝合金材料，在实际生产中就会想法得到更多的细长柱状晶组织。发动机叶片等在高温环境中工作的设备多为钛铝合金，因此这些设备都具有优良的塑韧性，并希望获得严格的柱状晶组织。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足而提供一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法，包括熔炼、精炼、制模、浇注、冷却步骤，所述的浇注是待精炼后的铝合金熔液降温至680-720℃时，浇注到砂型模具或金属模具中，浇注后待铝合金熔液降温至620-650℃时，采用水幕定向移动冲击模具，使铝合金铸件沿水幕经过的方向依次快速冷却。

所述的水幕的水温度为10～30℃,水幕的移动速度为5～20mm/s,水幕的压力为30～40Mpa。所述的水幕优选长扁条形帘状水幕。

所述的精炼为在铝合金熔液温度达到720-780℃时，加入精炼剂精炼20-30分钟，除渣、除气。

所述的水幕为从模具的一端定向移动到另一端冲击，或两条水幕从模具中间分别向两端移动冲击，或两条水幕从模具两端分别向中间移动冲击，以达到定向快速冷却铝合金铸件的目的。

本发明铸造方法通过在铸造工程中严格控制铝合金熔液的浇注温度和水幕定向快速冷却的方法、温度和速度，在不添加任何细化剂的情况下，能够细化铝合金的显微组织，促使晶粒沿水幕移动的方法生长成细长柱状晶，从而起到提高力学性能的效果。按照此方法所制得的铝合金铸件能显著提高铝合金的抗拉强度，降低气孔率，以A356铝合金为例，抗拉强度能达到335Mpa，气孔率降低3.3％。本发明适用于各种类型铝合金的铸造。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的铝合金的微观组织结构图；

图2为传统铸造方法制得的铝合金的微观组织结构图。

图3为水幕的移动方式，a.水幕从模具的一端定向移动到另一端,b.两条水幕从模具中间分别向两端移动,c.两条水幕从模具两端分别向中间移动。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法，包括步骤如下：