[发明专利]一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂及其变质方法

说明书

本发明公开了一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂及其变质方法，涉及铸造铝合金的复合变质领域。该复合变质剂包括Mn剂、Al‑RE中间合金和Al‑Sr中间合金组成，其中Mn剂为Al‑Mn中间合金或Mn添加剂，Mn剂的添加比例为铸造铝合金中Fe含量的30％～90％；Al‑RE中间合金中的RE的添加量为铸造铝合金熔体质量的0.05～0.2％；Al‑Sr中间合金中的Sr添加量为熔体质量的0.02～0.05％。该复合变质剂特别适用于低Fe含量的高强韧铸造铝硅合金和高铁含量的压铸铝硅合金，该复合变质剂可达到α‑Al、共晶硅的和富铁相3种组织的同步细化，从而提高合金延伸率。

技术领域

本发明涉及铸造铝合金变质技术领域，且特别涉及一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂及其变质方法。

背景技术

Al-Si系列铸造铝合金具有铸造性能好、收缩率及热膨胀系数低，良好焊接性和耐蚀性等优点，广泛应用于汽车摩托车、航空航天、通讯及电子电器等领域。Fe是铸造铝合金中最为常见的杂质元素之一，其含量随着铝合金循环次数的增加而逐步提高。由于Fe在铝合金中的溶解度很低，形成的富铁相具有硬度高、脆性大的特点，受力时易发生内部开裂成为裂纹源，极大损害合金塑性，是一种有害相。Al₅FeSi(称为β-Fe相)、Al₈Fe₂Si(称为α-Fe相)是Al-Si铸造合金中最为常见的两类富铁相，其中β-Fe相以狭长针状的分布在晶界中，对塑性危害最大。而α-Fe相呈汉字状，割裂效应显著降低，大幅改善合金塑性，同时可作为基体耐磨相、高温相等，危害性大幅降低。因此，富铁相变质成为缓解Fe元素危害，改善铸造Al-Si铝合金强韧性的有效途径之一。

国内外对富铁相的变质做了大量有益的研究，其中加Mn法具有工艺简单、成本低、效果显著，工业上最为常用。但Mn的添加量在行业内还存在较大的争议。单独加Mn时，极易造成富铁相未完全变质或形成了粗大的初生富铁相的后果，影响合金塑性的改善。近年来，国内外研究者采用两种合金元素复合变质，取得了良好的效果。宋东福【宋东福,周楠,徐静,等.复合添加Mn、B对铝硅合金富铁相特征的影响[J].稀有金属材料与工程,2016,45(8):2133-2138.】通过在含铁的铝硅铸造铝合金中添加Mn、B，获得了细小，且均匀分布的树枝状富铁相，同时促进α-Al晶粒由树枝晶转向等轴晶，富铁相和α-Al的细化和变质效果十分显著，但对共晶硅相的细化无明显的作用。Birol【Birol Y.Grain refinement andmodification of Al–Si foundry alloys with B and Sr additions[J].MaterialsScience&Technology,2014,30(10):1154-1161.】证实了适量地复合添加Sr和B可同时实现α-Al晶粒和共晶硅的细化和变质，但未涉及到富铁相的变质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂，特别适用于低Fe含量的高强韧铸造铝硅合金和高铁含量的压铸铝硅合金该复合变质剂可达到α-Al、共晶硅的和富铁相3种组织同步细化，从而提高合金延伸率。

本发明的另一目的在于提供一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的变质方法，该方法主要利用上述的复合变质剂进行复合变质。因此，该方法通过复合变质，可以达到α-Al、共晶硅的和富铁相3种组织同步细化的目的，从而提高合金延伸率。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂，其包括：

Mn剂、Al-RE中间合金和Al-Sr中间合金组成，其中Mn剂为Al-Mn中间合金或Mn添加剂，Mn剂的添加比例为铸造铝合金中Fe含量的30％～90％；Al-RE中间合金中的RE的添加量为铸造铝合金的熔体质量0.05～0.2％；Al-Sr中间合金中的Sr添加量为熔体质量的0.02～0.05％。