CN102758108B - 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents
一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102758108B CN102758108B CN201210202669.XA CN201210202669A CN102758108B CN 102758108 B CN102758108 B CN 102758108B CN 201210202669 A CN201210202669 A CN 201210202669A CN 102758108 B CN102758108 B CN 102758108B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- rare earth
- minutes
- preparation
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910000612 Sm alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 229910007981 Si-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008316 Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法，所述的Al-Si-Mg-Sm合金中Si的重量百分比为6.5~7.0%，Mg的重量百分比为0.35~0.45%，Sm的重量百分比为0.1~0.9%，余量为Al。其制备方法为：首先将Al-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金。在710~750℃温度范围内，将上述合金熔体保温20~30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温20~30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。本发明的技术效果是：稀土Sm的加入能有效改善共晶硅的形态及分布，细化球化晶粒，增加强化相，从而大幅度提高合金强度和延伸率。本发明中的稀土铸造铝合金，制备方法简单，成本低廉，加入量易于控制，且无三废污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金制备方法，具体涉及一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金作为金属材料中典型的轻质材料，具有高强度、低密度、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优良特性，在机械、化工、汽车、建筑、航空、航天领域得以广泛应用。对铝合金铸锭来说，细化晶粒可使其内部组织均匀，减少偏析，提高塑性及抗拉强度，防止裂纹和缩孔等缺陷。
ZL101合金机械强度（GB/T1173-1995）：铸态σb=155MPa，δ=2%；T6态：σb =225MPa，δ=1%
显然，ZL101铝合金力学性能低，存在不足，满足不了高承力的使用要求；同时，限于材料成分特点与技术工艺特点，也存在不足之处，如组织中易存在各种杂质、粗大针状共晶硅及含铁化合物、铝基体组织粗大等问题，影响铸造制品的力学性能提高，对ZL101铝合金进行稀土合金化是必要的。
稀土元素具有独特的电子层结构及物理化学性质，有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋偶合特性，对铝合金的影响也相当独特。稀土元素的变质作用具有长效性及重熔稳定性特点，比其他变质剂要好，且具有较好的脱氧和脱硫能力。
国内外对稀土铝合金的研究日益增多，但对于稀土Sm作为一种合金化元素对Al-Si-Mg铸造铝合金的组织与性能的影响还未见报道，因此具有较大的研究价值。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法，Sm以合适的量加入到Al-Si-Mg合金中，能有效改善共晶硅的形态及分布，以提高合金的力学性能。
本发明所提供的Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金，其特征在于：在Al-Si-Mg合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为0.1~0.9%的Sm，所述的Al-Si-Mg合金中Si的重量百分比为6.3~6.5%，Mg的重量百分比为0.7~0.8%，余量为Al。
本发明是这样来实现的，制备方法为：将Al-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.1~0.9%。在710~750℃温度范围内，将上述合金熔体保温20~30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温20~30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。
本发明的技术效果是：在铝合金中加入稀土Sm不会提高生产成本，并且稀土Sm的加入能明显促进初生相α-Al的细化球化，使块状、针状共晶硅变为细小的纤维状，并且使得在晶界上的分布由聚集变得均匀分散，从而大幅度提高合金强度和延伸率。本发明中的稀土铸造铝合金，制备方法简单，成本低廉，加入量易于控制，且无三废污染。
附图说明
图1为Al-6.4Si-0.75Mg合金的微观纤维组织；
图2为Al-6.4Si-0.75Mg-0.9Sm合金的微观纤维组织。
具体实施方式
本发明将通过一下实施实例作进一步说明。
实施实例1：首先将Al-6.4Si-0.75Mg（质量分数）合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750℃，待金属完全熔化后，保温20分钟，然后通入高纯氮气（纯度为99.999%）除气、精炼。静置后浇铸至金属模具中制得Al-Si-Mg合金铸锭，浇铸温度为710℃。
实施实例2：首先将Al-6.3Si-0.7Mg（质量分数）合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.3%。在750℃，将上述合金熔体保温20分钟后施加搅拌，搅拌时间为3分钟，搅拌速度为40转/分钟，然后再保温20分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700℃时浇铸取样。
实施实例3：首先将Al-6.5Si-0.8Mg（质量分数）合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.6%。在730℃，将上述合金熔体保温25分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后再保温25分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至710℃时浇铸取样。
实施实例4：首先将Al-6.4Si-0.75Mg（质量分数）合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-15%Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.9%。在740℃，将上述合金熔体保温30分钟后施加搅拌，搅拌时间为5分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后再保温30分钟。最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700℃时浇铸取样。
将上述四个实施实例中获得的铸锭按GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法加工成拉伸试样，在拉伸试验机上测试不同实施实例试样的力学性能，如表1所示。
从表1可以看出，随着Sm含量的增加，铸态合金的力学性能大幅增加，当Sm的含量增加到0.9%时，合金的抗拉强度达232.91MPa，较没有加入Sm时，合金基体提高了34%，同时延伸率达到4.6%，较没有加Sm的合金基体提高了142.1 %。
将实施实例1和实施实例4制得的铸锭取样，经打磨、抛光、腐蚀后在光学显微镜下观察合金显微组织，如附图1（实施实例1）和附图2（实施实例4）所示。从附图中可以看出，稀土Sm的加入能明显促进初生相α-Al的细化球化，使共晶硅由块状、针状转变为细小的纤维状，并且使得共晶硅在晶界聚集变得均匀分散，从而大幅度提高合金强度。而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。
表1. Al-Si-Mg合金添加Sm前后铸态条件下的力学性能
Claims (2)
1.一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金，其特征在于：在Al-Si-Mg合金中添加了稀土铸造铝合金重量百分比为0.1~0.9%的Sm，所述的Al-Si-Mg合金中Si的重量百分比为6.3~6.5%，Mg的重量百分比为0.7~0.8%，余量为Al。
2.一种权利要求1所述的一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金的制备方法，其特征在于：将Al-Si-Mg合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中加热至熔化后，加入Al-Sm中间合金，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.1~0.9%，在710~750℃温度范围内，将上述合金熔体保温20~30分钟后施加搅拌，搅拌时间为3~5分钟，搅拌速度为40~50转/分钟，然后再保温20~30分钟，最后上述合金熔体经除气精炼后熔体温度降至700~710℃时浇铸取样。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210202669.XA CN102758108B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210202669.XA CN102758108B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102758108A CN102758108A (zh) | 2012-10-31 |
| CN102758108B true CN102758108B (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=47052755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210202669.XA Active CN102758108B (zh) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102758108B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103469022B (zh) * | 2013-08-16 | 2016-01-20 | 南昌大学 | 一种铝-硅-钐铸造铝合金及制备方法 |
| CN103469028B (zh) * | 2013-08-16 | 2015-04-15 | 南昌大学 | 一种稀土元素镨合金化铝硅合金及制备方法 |
| CN103695675B (zh) * | 2013-12-27 | 2015-10-21 | 江苏中联铝业有限公司 | 改变Al-Mg-Si系合金中Fe相形貌的方法 |
| CN103993209B (zh) * | 2014-05-29 | 2016-02-24 | 合肥工业大学 | 稀土Sc微合金化的Al-Mg-Si-Cu合金及其制备方法 |
| CN104294109B (zh) * | 2014-10-23 | 2017-01-11 | 重庆大学 | 含钐和/或钆的耐热铸造铝合金及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101705397A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-12 | 北京工业大学 | 一种Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金 |
| CN102140602A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-08-03 | 南昌大学 | 一种Al-Si-Cu-Mg-xSm稀土压铸铝合金 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101018881B (zh) * | 2004-07-28 | 2011-11-30 | 美铝公司 | 用于航空和汽车铸件的Al-Si-Mg-Zn-Cu合金 |
| CN101871064B (zh) * | 2010-07-14 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种稀土Y变质AlSi7Mg合金的方法 |
-
2012
- 2012-06-19 CN CN201210202669.XA patent/CN102758108B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101705397A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-12 | 北京工业大学 | 一种Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金 |
| CN102140602A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-08-03 | 南昌大学 | 一种Al-Si-Cu-Mg-xSm稀土压铸铝合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102758108A (zh) | 2012-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108103363B (zh) | 一种用于亚共晶铝硅铸造合金的细化-变质剂及其制备方法和应用 | |
| CN108342606B (zh) | 一种混合稀土改善原位铝基复合材料组织和性能的方法 | |
| Wang et al. | The bimodal effect of La on the microstructures and mechanical properties of in-situ A356–TiB2 composites | |
| CN102758108B (zh) | 一种Al-Si-Mg-Sm稀土铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN104946938A (zh) | Al-Ti-B-Y中间合金制备方法及其应用 | |
| CN103643088B (zh) | 一种adc12铝合金的变质方法 | |
| CN106756305B (zh) | 一种铝合金变质处理方法 | |
| Yang et al. | Mechanism of Fe-rich phase supercooling induced by CDS process to regulating microstructure and strengthen properties of Al-Si-Fe alloy | |
| CN102644013A (zh) | 一种高强度高延伸率的铸造镁合金及其生产方法 | |
| CN102140602A (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg-xSm稀土压铸铝合金 | |
| CN104894408A (zh) | 一种细化铝合金的方法 | |
| CN102146541B (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg-xLa稀土压铸铝合金的制备方法 | |
| CN102140601B (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg-xEr稀土压铸铝合金 | |
| Sha et al. | Variation of microstructure of RE-containing AlSi20Cu2Ni1RE0. 6 alloy with different cobalt contents | |
| CN106929721A (zh) | 一种低热裂倾向的高强度Al‑Cu合金及其制备方法 | |
| CN107236875B (zh) | 一种共晶铝硅合金的磷钛双重变质方法 | |
| CN106702227B (zh) | 一种耐磨铝合金及其制备方法 | |
| CN101654745B (zh) | 一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金制备方法 | |
| CN106555141B (zh) | 一种耐磨铝合金的热处理方法 | |
| CN110607462A (zh) | 具有均匀显微组织和较高力学性能的ZZnAl4Y锌合金制备方法 | |
| CN106756180A (zh) | 一种钙/氧化镁晶粒细化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105063391A (zh) | 一种缸盖用高硅含量铝合金材料及其制备方法 | |
| CN106048273B (zh) | 一种铝硅镧硼四元中间合金及其制备方法 | |
| CN106011545B (zh) | 一种铝‑锑中间合金及其制备方法和应用 | |
| Teng et al. | Effect of Al-3Ti-1B-1.5 Ce Refiner on Microstructure and Mechanical Properties of A356 Aluminum Alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170509 Address after: 330200 169 Merlin Avenue, Nanchang economic and Technological Development Zone, Jiangxi Patentee after: Jiangxi bell non ferrous metal processing Co., Ltd. Address before: 999 No. 330000 Jiangxi province Nanchang Honggutan University Avenue Patentee before: Nanchang University |