[发明专利]用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法

说明书

本发明用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂，涉及铝基合金，步骤是：按照Al‑B中间合金∶Al‑Ca中间合金＝5:1～3的质量比进行配料；制备块状Al‑B‑Ca中间合金；采用原位自生反应法和快速凝固技术制得用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂，是一种薄带状CaB₆‑Al₄Ca/Al超细晶孕育剂；本发明克服了现有技术中的孕育剂对亚共晶铝硅合金细化效果不明显，变质处理和细化处理不能同时进行，颗粒在基体上弥散程度不理想，颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及铝基合金，具体地说是用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法。

背景技术

在室温下，亚共晶铝硅合金主要由柔软且可延展的铝基体和坚硬且易碎的共晶硅相组成。硬而尖锐的共晶硅颗粒具有不规则的形状，这些颗粒尖端和棱角处容易引起应力集中，随之产生微裂纹，进而容易引起合金的失效。因此，亚共晶铝硅合金需要同时加入细化剂和变质剂进行细化变质处理，以提高合金的塑韧性和强度。

目前，常见的铝合金细化剂有Al-5Ti-B细化剂，Al-Ti-C细化剂。对于Al-5Ti-B细化剂，D.Qiu等人发现，亚共晶铝硅合金熔体中的Si会与Al₃Ti反应生成TiSi二元相以及TiAlSi三元相，破坏TiB₂粒子周围的富Ti层，影响其细化效果。刘相法等人发现，对于Al-Ti-C细化剂，但铝合金中的硅含量高于3％时，Si不仅会与Al₃Ti会反应，而且Si会促进TiC颗粒在铝硅熔液中的分解。并且这些工业上常用的细化剂只对α-Al有细化效果，对共晶硅没有变质效果，所以还需单独加入变质剂对亚共晶铝硅合金进行变质处理。对于后续发展出的亚共晶铝硅合金细化剂如Al-3B和Al-3Ti-3B，J.G.Li等人发现，由于存在大量游离的B元素，B还会与变质剂中的稀土或者碱土金属元素反应生成硼化物，从而破坏变质剂的变质效果，如Sr会与游离的B原子生成SrB₆，使得其对共晶硅的变质效果下降。

CN106756276A公开了一种铸造铝合金用Al-Ti-B-Y-Ce细化剂及其制备方法和应用，该细化剂不适用于亚共晶铝硅合金的细化，因为亚共晶铝硅合金熔体中的Si会与Al₃Ti反应生成TiSi二元相以及TiAlSi三元相，破坏TiB₂粒子周围的富Ti层，影响其细化效果，并且该方法原料复杂多样，且需使用成本高的稀土元素；CN103305714A公开了一种用于铝硅合金的晶粒细化剂及细化铝硅合金熔体的方法，该方法中由于Si的存在，TiC颗粒在亚共晶铝硅合金熔体中稳定性较差，所以该方法存在细化效果不稳定且容易衰退，并且没有变质共晶硅的效果的缺陷；CN102071330A公开了长寿命铝硅合金晶粒细化剂及其制备方法，该方法存在其制备的铝硅合金晶粒细化剂细化效果弱，并且没有变质效果的缺陷；CN100460535C公开了一种亚共晶铸造铝硅合金用复合变质细化剂及处理工艺，该方法存在使用的原料大部分为氟盐，不能实现炉外连续添加，使用过程中释放有害的氟化物气体，污染环境严重，对炉膛腐蚀严重，并会引起铝制品夹渣的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法，是采用原位自生反应法和快速凝固技术制得薄带状CaB₆-Al₄Ca/Al超细晶孕育剂的方法，克服了现有技术中的孕育剂对亚共晶铝硅合金细化效果不明显，变质处理和细化处理不能同时进行，颗粒在基体上弥散程度不理想，颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用于亚共晶铝硅合金变质细化的孕育剂的制备方法，采用原位自生反应法和快速凝固技术制得薄带状CaB₆-Al₄Ca/Al超细晶孕育剂，具体步骤如下：

第一步，配料：