本發(fā)明屬于鋁合金材料熔煉與加工領(lǐng)域，特別涉及一種變質(zhì)劑的制備方法，及其在a356.2鋁合金中的使用方法。

背景技術(shù)：

鋁合金由于其材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、伸縮率高彈性好等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是當(dāng)前汽車實(shí)現(xiàn)輕量化的重要原材料。其中，a356.2鋁合金是汽車鑄造產(chǎn)品中常見的材料之一。a356.2鋁合金中si的質(zhì)量含量為6.5％-7.5％，保證了材料具備較高的強(qiáng)度與流動性，有利于增強(qiáng)鑄造過程鋁液的充型能力，減少補(bǔ)縮不足帶來的問題。由于si含量加高，a356.2鋁合金一般必須經(jīng)過變質(zhì)處理來達(dá)到共晶硅細(xì)化效果，共晶硅的細(xì)化對汽車零部件產(chǎn)品的強(qiáng)度、延伸率、疲勞等性能有著重要的影響。

目前，在a356.2鋁合金中最為常用的變質(zhì)劑是al-sr中間合金。該種合金變質(zhì)效果明顯且可持續(xù)時(shí)間較長。但在實(shí)際鑄造過程中，al-sr變質(zhì)劑的變質(zhì)效果對冷速較為敏感，當(dāng)冷速較低時(shí)，變質(zhì)作用減弱，例如鑄造車輪中輪緣與輪輻部位由于冷速不同，變質(zhì)差異可能會較大。另外，sr元素容易燒損，鋁液中的sr含量很難定量控制，而且，sr元素容易吸氣，鋁液如果停留過長，在鑄造過程中容易帶來縮孔等缺陷。

稀土元素(re)在鋁合金中的細(xì)化變質(zhì)作用一直是研究熱點(diǎn)，許多稀土元素具備細(xì)化變質(zhì)作用，但效果參差不齊，目前eu的變質(zhì)作用最為明顯，但昂貴的價(jià)格限制了其在鋁合金中的廣泛應(yīng)用。我國是稀土產(chǎn)量最大的國家，隨著稀土行業(yè)的蓬勃發(fā)展，含輕稀土元素鑭(la)、鈰(ce)等副產(chǎn)品大量堆積，導(dǎo)致這些稀土產(chǎn)品的成本急劇下降，并有望大量應(yīng)用于鋁合金材料中。就目前來說，這些輕稀土元的細(xì)化變質(zhì)效果仍然不理想，加強(qiáng)這些稀土元素的細(xì)化變質(zhì)作用成為解決問題的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種變質(zhì)劑及精煉方法，從而明顯加強(qiáng)稀土元素對a356.2鋁合金的變質(zhì)效果，鑄錠后共晶硅尺寸有明顯減小，形態(tài)為纖維狀與顆粒狀，明顯優(yōu)于未使用該方法的al-re(re選自la，ce，y，yb，eu)的變質(zhì)效果。為了實(shí)現(xiàn)以上的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種中間合金的制備方法，其特征在于：在鑄造arw中間合金過程中，加快其冷卻過程，使re在al中充分固溶，并且所析出的含re相細(xì)小，均勻。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備a356.2鋁合金的變質(zhì)劑的方法，所述的方法包括：(1)提供al-re合金；(2)將所述的al-re合金融化，并且在700-750℃下保溫，保溫時(shí)間不得小于5分鐘；(3)向融體中通入氮?dú)獬龤猓灰约?4)將融體急冷來得到中間合金。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(1)中，所述的re選自la，ce，y，yb和eu。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在100重量份的al-re合金中含有7-10重量份的re。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(2)中，在融化合金之前，模具均于300℃保溫2小時(shí)以上。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(2)中，所保持的溫度是735攝氏度。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(2)中，還包括在al-re合金融體中加入合金總重量0.2％的清渣劑的步驟。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(3)中，氮?dú)獬龤?0min，氣體流量1l/min。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(4)中，當(dāng)熔體溫度>637℃時(shí)，冷卻速度不得低于60℃/s，當(dāng)熔體溫度在637℃和350℃之間時(shí)，冷卻速度不得低于30℃/s。

在本發(fā)明的其他方面，還提供了按照前文所述的方法制備的細(xì)化劑。

使用前文所述的變質(zhì)劑來精煉a356.2鋁合金中的方法，所述的方法包括步驟：(1)a356.2鋁合金熔化后，保持溫度于725-745℃；(2)在以重量計(jì)100份a356.2鋁合金中加入以重量計(jì)0.1-0.2份的所述變質(zhì)劑，并且攪拌均勻。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(1)中，在融化合金之前，模具均于300℃保溫2小時(shí)以上。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(1)中，所保持的溫度是735攝氏度。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在步驟(1)中，在以重量計(jì)100份a356.2鋁合金中加入以重量計(jì)0.2份的所述變質(zhì)劑。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的方法還包括在步驟(2)后通入氮?dú)獬龤?0min的步驟，氣體流量1l/min。

在本發(fā)明優(yōu)選的方面，在精煉完畢的鋁合金中，以重量計(jì)100份a356.2鋁合金中mg含量不得低于0.3份。

本發(fā)明通過在a356.2鋁合金加入少量的arw變質(zhì)劑來獲得細(xì)小的球狀共晶硅顆粒。本發(fā)明的技術(shù)方案提供了新型高效變質(zhì)劑的制備方法及其在a356合金的使用方法，利用該方法所制備的變質(zhì)劑可以在a356合金中實(shí)現(xiàn)顯著的變質(zhì)效果，具體表現(xiàn)為共晶硅絕大部分為纖維狀與顆粒狀。

所述的變質(zhì)劑與制備前材料的成分一致，依然為al-re中間合金，經(jīng)過急冷處理后，組織形貌發(fā)生變化，變質(zhì)能力顯著提高。本發(fā)明的技術(shù)方案提供了新型的鋁合金變質(zhì)劑的制備方法及變質(zhì)方法，利用該方法能夠使該變質(zhì)劑實(shí)現(xiàn)顯著的變質(zhì)效果。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，金相觀察采用zeissaxioobservera1m金相顯微鏡，其中：

圖1：實(shí)施例1的方法得到的arw合金的金相照片與原材料al-10ce的金相照片；

圖2：實(shí)施例2的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)的金相照片；

圖3：實(shí)施例3的方法得到的鋁合金錠的鑄態(tài)的金相照片；

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

所制備的中間合金(命名為arw)的主要元素依然為al、re，所含re相大部分為點(diǎn)狀，顆粒狀，短桿狀，且分布均勻，如圖1所示。具體地：直接觀察原材料al-10ce合金金相組織(見圖1a)。將al-ce合金錠放置在鐵坩堝中，鐵坩堝放于石墨坩堝爐中，待合金熔化并保持溫度在735℃，加入合金總重量0.2％的清渣劑，同時(shí)通入氮?dú)獬龤?0min，氣體流量1l/min。精煉完成后，降溫到715℃靜置5min，將鐵坩堝直接放入水中，水溫為24℃，將冷卻后的合金取出并觀察金相組織(見圖1b)。從金相照片中可以看出，急冷后合金金相組織發(fā)生了明顯變化，含稀土的化合物呈現(xiàn)短桿狀，粒狀，組織細(xì)小。原材料稀土合金中含稀土的化合物呈現(xiàn)長桿狀，塊狀，組織粗大。

實(shí)施例2

將a356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735℃，加入合金總重量0.2％的原材料al-10ce，攪拌均勻后加入合金總重量0.2％的清渣劑，同時(shí)通入氮?dú)獬龤?0min，氣體流量1l/min。精煉完成后，降溫到715℃靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖2)，此外為避免冷速掩蓋變質(zhì)結(jié)果，模具溫度均于300℃保溫2小時(shí)以上。從金相照片中可以看出，在使用原材料al-10ce作為變質(zhì)劑的情況下，共晶硅呈現(xiàn)長針狀、粗桿狀、塊等，這表明少量的原材料al-10ce幾乎沒有變質(zhì)效果。

實(shí)施例3

將a356.2鋁合金錠在熔鋁爐中熔化，保持溫度在735℃，加入合金總重量0.2％的arw變質(zhì)劑，攪拌均勻后加入合金總重量0.2％的清渣劑，同時(shí)通入氮?dú)獬龤?0min，氣體流量1l/min。精煉完成后，降溫到715℃靜置5min，澆注成錠并觀察金相組織(見圖3)，此外為避免冷速掩蓋變質(zhì)結(jié)果，模具溫度均于300℃保溫2小時(shí)以上。從金相照片中可以看出，在使用arw變質(zhì)劑的情況下，共晶硅主要呈現(xiàn)纖維狀。這表明arw變質(zhì)劑的變質(zhì)效果優(yōu)于原材料al-10ce。