專利名稱：一種含鋁鎂合金晶粒細化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬合金制備領(lǐng)域，特別涉及合金晶粒細化劑及制備方法。
背景技術(shù)：
鎂及其合金的低密度、比強度高、加工性能好、抗電磁干擾強、可回收性好等獨特的優(yōu)異性能，決定它在航空航天、汽車、電子工業(yè)等領(lǐng)域運用越來越廣泛。但是在實際生產(chǎn)中鎂及其合金的一些缺點導致了它的廣泛運用，如在常溫下鎂合金滑移系較少，導致塑性變形能力很差，在鑄造過程中晶粒容易粗化、氣孔較多、嚴重偏析、組織不均勻、表面粗糙等缺陷。晶粒尺寸大小是決定鎂合金機械性能的關(guān)鍵因素，細小的等軸晶增加了晶界，這些晶界是滑移傳遞的有效障礙，在外力作用下晶界前方發(fā)生應力集中激活更多的滑移系，提高了材料的塑性，同時細化晶粒又助于組織均句，減少偏析傾向，從而具有更多性能和工藝上的優(yōu)點。
目前鎂劑鎂合金的晶粒細化主要有l(wèi))過熱處理，將鎂合金加熱到超過液相線溫度150-160'C并保留一段時間，然后快速冷卻至澆注溫度進行燒注。2)通過外力場來達到細化晶粒作用，如機械攪拌、電磁攪拌、超聲波作用等。3)在鎂合金中直接添加一些溶質(zhì)，這是物質(zhì)鎂合金凝固中能起到異質(zhì)形核作用。大量研究表明A1A對鎂和鎂合金的初生a-Mg具有很好形核作用，但是直接在鎂合金中加入ALC3并不能起到細化的作用，如何實現(xiàn)A1A細化效果成為目前研究的熱點。通過石墨、SiC、 TiC等含碳物質(zhì)與含鋁鎂合金中Al元素或者鎂合金體外的含A1物質(zhì)反應得到A1A,從而能起到很好的形核作用。這些工藝有粉末燒結(jié)、機械合金化、熔體接觸反應等。
上述方法中存在一些弊端，過熱處理需要較高的溫度并且需要快速冷卻，這導致鎂合金氧化程度大，對生產(chǎn)設(shè)備要求較高；由于鎂合金具有很好的電子屏蔽作用使得電磁攪拌效果不是很好；機械攪拌會導致鎂合金氧化以及吸氣嚴重，超聲波場因外界因素衰減嚴重不適用于工業(yè)生產(chǎn)；通過粉末燒結(jié)、機械合金化得到具有形核作用的A14C3,其對設(shè)備要求高、成本昂貴、不適用工業(yè)大量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含鋁鎂合金晶粒細化劑及制備方法，
本發(fā)明所述的含鋁鎂合金晶粒細化劑，其化學成分及重量百分比為Mg為5-10%,SiC為5-25%,余量為Al。
本發(fā)明所述的SiC的晶粒尺寸最好〈l(Hinu本發(fā)明所述的鎂合金晶粒細化劑的制備方法是
1、 用常規(guī)方法進行SiC顆粒表面潔凈處理、研磨、篩選。
可以使用4(^氫氟酸浸泡SiC，浸泡時間為6-12h，然后用蒸餾水沖洗，風干、研磨、篩選表面純凈的SiC顆粒；
2、 將A1加熱熔化并過熱到720-750'C,再將占總質(zhì)量為5-10wt^的Mg加入到Al熔體中，制得Al-(5-10wtWMg熔體；
3、 待A卜(5-10wt。/。)Mg熔體溫度降到650-68(TC時，攪拌，同時逐漸加入占總質(zhì)量為5-25%預處理好的SiC顆粒，在熔體的溫度降至610-590C之前加完，再繼續(xù)攪拌30-45min。
4、 然后，將溫度升高到850-950'C并保溫30-90min， Al與SiC進行原位反應(Al+SiC-Al4C3+Si),在SiC顆粒表面上形成具有異質(zhì)形核作用的A1^3最終得到
A卜Mg-SiC晶粒細化劑。
將含有AhC3的Al-Mg-SiC晶粒細化劑加入鎂合金熔體里，即起晶粒細化作用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
1、 成本低，原料為純A1、純Mg、 SiC顆粒，其中SiC與其他細化工藝采 用的稀
土元素價格低廉，釆用普通廣泛運用的加熱設(shè)備，不需要成分較高的先進設(shè)備。
2、 在制備過程中釆用的是攪拌鑄造方式，相比粉末燒結(jié)、壓力滲透將SiC顆粒加入A1熔體等其他工藝簡單，更適用工業(yè)大量生產(chǎn)。
3、 在Al-Mg熔體中，非鎂合金熔體中，高溫情況下通過A1與SiC原位合成具有細化效果的A14C3,可以避免直接在鎂合金熔體中原位反應導致過燒氧化的弊端。
4、 在半固態(tài)溫度區(qū)間下攪拌，初生A1相與SiC相互碰撞消除包裹在SiC表面的氣體，從而提高了 Al-(5-10wtWMg與SiC之間的潤濕性。
5、 在SiC顆粒表面得到的Al4C3量較少，對鎂合金的耐腐蝕性能影響較小，并且SiC可以提高鎂合金的性能，如提高強度、增加硬度、提高耐磨性等。
具體實施例方式
本發(fā)明將通過以下實施例作進一步的說明。實施例1。
Al-Mg-SiC- A1A晶粒細化劑細化AZ91合金。
1、 使用4(W氫氟酸浸泡SiC，浸泡時間為12h，然后用蒸餾水沖洗3遍，風干、研磨、篩選表面純凈的SiC顆粒。
2、 將980gAl錠放在電阻爐中，加熱熔化并過熱到75(TC，再將97gMg預熱到250'C并加入到Al熔體中熔化并保溫5min，制的Al-9wt%Mg熔體。
3、 待Al-9wt%Mg熔體溫度降到660X:時，使用雙層葉片攪拌器對該熔體進行攪拌，以15g/min的速度逐漸加入121. 8g預處理好的SiC顆粒，在熔體的溫度降到605'C之前加完，再繼續(xù)攪拌45min。
4、 停止攪拌，溫度升高到85(TC并保溫90min，進行原位反應具有異質(zhì)形核作用的A14C3,最終得到Al-Mg-SiC晶粒細化劑。
5、 將690g鎂加熱熔化過熱至750t:，往熔體中依次加入15.5gAl-10Wn中間合金、6. 29gZn、 70gA卜Mg-SiC-Al4C3晶粒細化劑，制得含0. 9%SiC鎂合金。保溫15min澆注到外徑10cm、內(nèi)徑4cm、高10cm的空腔鐵模中得到鎂合金鑄錠。
6、 運用Image-Pro Plus軟件測量晶粒尺寸從原來230Pm的細化到120pm。實施例2。
A卜Mg-SiC- Al4C3晶粒細化劑細化AZ61合金。
1、 使用40。/。氫氟酸浸泡SiC,浸泡時間為9h,然后用蒸餾水沖洗3遍，風干、研磨、篩選表面純凈的SiC顆粒。
2、 將980gAl錠放在電阻爐中，加熱熔化并過熱到750'C,再將97gMg預熱到250r并加入到Al熔體中熔化并保溫5min,制的Al-9wt%Mg熔體。
3、 待Al-9wt，g熔體溫度降到66(TC時，使用雙層葉片攪拌器對該熔體進行攪拌，以15g/min的速度逐漸加入121. 8g預處理好的SiC顆粒，在熔體的溫度降到605。C之前加完，再繼續(xù)攪拌45min。
4、 停止攪拌，溫度升高到850'C并保溫90min,進行原位反應具有異質(zhì)形核作用的A14C3,最終得到Al-Mg-SiC晶粒細化劑。
5、 將690g鎂加熱熔化過熱至75(TC，往熔體中依次加入22.2gAl-10y。Mn中間合金、5.92gZn、 30. 2gA卜Mg-SiC-Al4C3晶粒細化劑，制得含0. 4%SiC鎂合金。保溫15min澆注到外徑10cm、內(nèi)徑4cm、高10cm的空腔鐵模中得到鎂合金鑄錠。
6、 運用Image-Pro Plus軟件測量晶粒尺寸從原來390]jm的細化到220pm。
權(quán)利要求
1、一種含鋁鎂合金晶粒細化劑，其特征是其化學成分及重量百分比為∶Mg為5-10％，SiC為5-25％，余量為Al。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的細化劑，其特征是SiC的晶粒尺寸〈10]am。
3、 權(quán)利要求1所述的細化劑的制備方法，將SiC顆粒表面潔凈處理、研磨、篩選, 其特征是將A1加熱熔化并過熱到720-750'C，再將Mg加入Al熔體中；待熔體溫度 降到650-68(TC時，攪拌，同時逐漸加入SiC顆粒，在熔體的溫度降至610-59(TC之前 加完，再繼續(xù)攪拌30-45min;之后，將溫度升高到850-95(TC并保溫30-90min。
全文摘要
一種含鋁鎂合金晶粒細化劑及制備方法，屬金屬合金制備領(lǐng)域，晶粒細化劑的化學成分及重量百分比為Mg為5-10％，SiC為5-25％，余量為Al；其制備方法是將SiC顆粒表面潔凈處理、研磨、篩選，將Al加熱熔化并過熱到720-750℃，再將Mg加入Al熔體中；待熔體溫度降到650-680℃時，攪拌，同時逐漸加入SiC顆粒，在熔體的溫度降至610-590℃之前加完，再繼續(xù)攪拌30-45min；之后，將溫度升高到850-950℃并保溫30-90min；本發(fā)明細化劑成本低，工藝簡單，更適用工業(yè)大量生產(chǎn)，在細化鎂合金的同時能提高合金的硬度、強度、耐磨損性等，在SiC顆粒表面得到的Al₄C₃量較少，對鎂合金的耐腐蝕性能影響較小，并且SiC對鎂合金有增強的作用。
文檔編號C22C1/00GK101597701SQ20091011557
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者楊湘杰, 羅學泉, 郭洪民 申請人:南昌大學