[发明专利]一种铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法

说明书

本发明公开一种铝‑硅‑镁铸造合金力学性能的改善方法，采用轻稀土并配合重稀土，处理合金熔体，且铁含量为合金熔体质量的0.09‑0.20wt％。本发明根据轻稀土和重稀土元素在物理化学性质方面的差异以及对合金结晶过程的影响，提供了利用轻稀土和重稀土组合变质控制合金微观结构和力学性能的方法，两类稀土发挥各自优势，即轻稀土侧重于在α‑Al和Si晶体凝固前沿富集以及吸附于晶体表面，起到细化、变质的作用；重稀土侧重于吸附或固溶于富铁Al‑Fe和Al‑Fe‑Si类有害化合物，影响其微结构和阻碍结晶生长，促进该化合物高温分解成短棒状或颗粒状。两者在控制合金微结构方面优势互补，实质上产生很好的变质效果。

技术领域

本发明涉及合金冶炼技术领域。具体地说是一种铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法。

背景技术

ZL101铸造合金具有很好的流动性和低的热膨胀系数，用来制造形状复杂的铸件，如汽车轮毂、壳体、箱体和机械托架等。工业生产中为了解决粗大针片状共晶硅和粗大铝晶粒的问题，常采用在熔体中添加铝-钛-硼细化剂和铝-锶变质剂的改性方法。该工艺较好改善组织并且提高力学性能，但是由于低熔点锶在高温熔炼和浇注过程中易发生挥发和氧化，导致在合金中产生气孔、夹杂物甚至降低变质效果，造成合金力学性能波动，影响铸件质量的稳定性。

在合金熔体中添加稀土(RE)元素也可以改善合金的显微组织和力学性能，但是单一稀土元素或者镧铈混合稀土的作用也较为有限。稀土类元素可分为轻稀土和重稀土，轻稀土包括钪、钇、镧、铈、镨、钕；钐和铕；重稀土包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。相比之下，重稀土的变质作用优于轻稀土，但原料成本相对较高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种针对合金中含铁量较高，利用轻稀土和重稀土组合变质控制合金微观结构和力学性能的铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，采用轻稀土并配合重稀土，处理合金熔体，且铁含量为合金熔体质量的0.09-0.20wt％。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，所述轻稀土中的轻稀土元素为镧La、铈Ce和钇Y中的一种或多种；所述重稀土中的重稀土元素为铒Er、钆Gd和钬Ho中的一种或多种。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，所述轻稀土和所述重稀土分别为铝-稀土中间合金、稀土氯化物或稀土氟化物的一种或多种；在所述铝-稀土中间合金中：稀土元素的质量分数为10-20wt％。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，所述轻稀土元素和所述重稀土元素添加的总量为熔体重量的0.2-0.5wt％。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，所述轻稀土元素和所述重稀土元素的质量比例为(1-10):1。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，具体包括如下步骤：

(1)选取铝-硅-镁合金；

(2)加热铝-硅-镁合金至形成熔体，将轻稀土和重稀土加入到熔体中，搅拌并进行精炼；

(3)将熔体快速注入到金属型腔，并将进行降温；

(4)脱模后铸件经水冷后进入热处理工序。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，在步骤(1)中，熔体中硅含量为熔体质量的6.5-7.5wt％，其它元素含量符合合金牌号规定。

上述铝-硅-镁铸造合金力学性能的改善方法，在步骤(2)中，熔体的温度控制在740-760℃，将轻稀土和重稀土稀土加入到熔体中，搅拌并通入氮气10-20分钟进行精炼。