專利名稱：一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁硅合金，具體涉及一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金作為金屬材料 中典型的輕質(zhì)材料，具有高強(qiáng)度、低密度、高斷裂韌度，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)良特性，在機(jī)械、化工、汽車、建筑、航空、航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。對鋁合金鑄錠來說，細(xì)化晶?？墒蛊鋬?nèi)部組織均勻，減少偏析，提高塑性，防止裂紋和縮孔等缺陷。ZL102鋁合金的鑄造性能優(yōu)良，無熱裂及疏松傾向，氣密性較高。其密度小，耐蝕性好，可在受大氣.海水腐蝕的環(huán)境中使用，可承受工業(yè)氣氛的環(huán)境中濃硝酸.過氧化氫等的腐蝕作用；焊接性能也好。但該合金的力學(xué)性能低，耐熱性和切削加工性差。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1173-1995規(guī)定，鑄態(tài)ZL102鋁合金抗拉強(qiáng)度為155MPa。稀土元素具有獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)，有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)、大的原子磁矩、很強(qiáng)的自旋偶合特性，對鋁合金的影響也相當(dāng)獨(dú)特。稀土元素的變質(zhì)作用具有長效性及重熔穩(wěn)定性特點(diǎn)，比其他變質(zhì)劑要好，且具有較好的脫氧和脫硫能力。國內(nèi)外對稀土鋁合金的研究日益增多，但對于稀土 Nd作為一種精煉劑和變質(zhì)劑對Al-Si鑄造鋁合金的組織及性能的影響還未見報(bào)道，因此具有較大的研究價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金及其制備方法，Nd以合適的量加入到Al-Si合金中，能有效改善共晶硅的形態(tài)及分布，以提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明所提供的Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Si合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 4%的Nd，所述的Al-Si合金中Si的重量百分比為10. 0 13· 0%，余量為 Al。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，制備方法為將Al-Si合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入直徑為2(T50um的稀土 Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. Γ0. 4%。在71(T760°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫1(Γ15分鐘后施加攪拌，攪拌時間為3飛分鐘，攪拌速度為4(Γ50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫1(Γ15分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至70(T710°C時澆鑄取樣。本發(fā)明的技術(shù)效果是在Al-Si鋁合金中加入稀土 Nd不會提高生產(chǎn)成本，并且稀土 Nd的加入能明顯改善合金中硅相的形態(tài)并能細(xì)化α相組織，使得塊狀初生硅消失，并且共晶硅由粗大針狀變?yōu)辄c(diǎn)狀或短桿狀。本發(fā)明工藝簡單、安全可靠、操作方便，且無三廢污染。


圖I為Al-IOSi合金鑄態(tài)顯微組織。圖2為Al-13Si-0. 3Nd合金鑄態(tài)顯微組織。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過一下實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一步說明。實(shí)施實(shí)例I :首先將Al-IOSi (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為760°C，待金屬完全熔化后，保溫20分鐘，加入除渣劑，攪拌，扒渣，然后加入用鋁箔紙包好的六氯乙烷進(jìn)行除氣、精煉。靜置后澆鑄至金屬型模具中制得Al-Si合金 鑄錠，澆鑄溫度為710°C。實(shí)施實(shí)例2 JfAl-IlSi合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入平均直徑為20um的稀土 Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. 1%。將上述合金熔體在760°C保溫10分鐘后施加攪拌，攪拌時間為3分鐘，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫20分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至700°C時澆鑄取樣。實(shí)施實(shí)例3 :將Al_12Si合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入平均直徑為40um的稀土 Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. 2%。將上述合金熔體在730°C保溫15分鐘后施加攪拌，攪拌時間為5分鐘，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫15分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至710°C時澆鑄取樣。實(shí)施實(shí)例4 :將Al_13Si合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入平均直徑為50um的稀土 Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. 3%。將上述合金熔體在740°C保溫10分鐘后施加攪拌，攪拌時間為3分鐘，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫20分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至700°C時澆鑄取樣。實(shí)施實(shí)例5 JfAl-IOSi合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入平均直徑為50um的稀土 Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. 4%。將上述合金熔體在750°C保溫15分鐘后施加攪拌，攪拌時間為5分鐘，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫15分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至700°C時澆鑄取樣。稀土 Nd的加入能明顯改善合金中硅相的形態(tài)并能細(xì)化α相組織，使得塊狀初生硅消失，并且共晶硅由粗大針狀變?yōu)辄c(diǎn)狀或短桿狀，如附圖I (實(shí)施實(shí)例I)和附圖2 (實(shí)施實(shí)例4)所示。本發(fā)明工藝簡單、安全可靠、操作方便，且無三廢污染。
權(quán)利要求
1.一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Si合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 4%的Nd，所述的Al-Si合金中Si的重量百分比為10. (Γ13. 0%，余量為Al。
2.—種權(quán)利要求I所述的一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于將Al-Si合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入直徑為2(T50um的稀土Nd顆粒，其中稀土元素Nd占合金總重量的O. Γ0. 4%，在71(T760°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫1(Γ15分鐘后施加攪拌，攪拌時間為3飛分鐘，攪拌速度為4(Γ50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫1(Γ15分鐘，最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至70(T710°C時澆鑄取樣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Al-Si-Nd稀土鑄造鋁合金及其制備方法，將上述合金熔體保溫10~15分鐘后施加攪拌，攪拌時間為3~5分鐘，攪拌速度為40~50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫10~15分鐘。最后上述合金熔體經(jīng)除氣精煉后熔體溫度降至700~710℃時澆鑄取樣。本發(fā)明的技術(shù)效果是稀土Nd的加入能明顯改善合金中硅相的形態(tài)并能細(xì)化α相組織，使得塊狀初生硅消失，并且共晶硅由粗大針狀變?yōu)辄c(diǎn)狀或短桿狀。本發(fā)明工藝簡單、安全可靠、操作方便，且無三廢污染。
文檔編號C22C1/06GK102876933SQ201210292479
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者胡志, 閆洪 申請人:南昌大學(xué)