CN107058819A - 一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，本发明采用脉冲电场结合机械搅拌、超声波振荡的变质方法，铸造铝硅镁汽车轮毂合金的凝固组织显著细化，力学性能显著提高，其效果好于单一的脉冲电场处理。本发明制得的铸造铝硅镁汽车轮毂合金的共晶硅的形貌、尺寸显著改善，共晶硅形态由粗大的针状、片状变为细小的纤维状或层片状，合金的抗拉强度和伸长率较常规变质处理分别提高了30%以上和120%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，属于铸造技术领域。
背景技术
铸造铝硅镁合金是一个具有优秀的综合性能的铸造铝合金，它不仅具有很好的铸造性能（流动性好、线收缩小、气密性好、无热裂倾向），可铸造薄壁和形状复杂的铸件，而且通过热处理可达到较高的机械强度、良好的塑性和高冲击韧性，因此成为了汽车铸造铝轮毂的首选材质。
铸造铝硅镁合金中Si的质量百分数大于6%时，共晶硅呈粗大的针状、片状，合金容易沿晶粒的边界或板片状硅本体开裂而形成裂纹，使合金变脆，导致合金的力学性能尤其韧性降低，因此，需要对进行变质处理，以改善硅相形态，细化晶粒，提高其力学性能。目前，铸造铝硅镁汽车轮毂合金浇注前多采用化学变质方法，对共晶硅组织变质而改善他们组织形态的同时，却给合金液引入了新的杂质。
电脉冲处理是一种新型凝固细晶技术，其通过对金属液施加脉冲电场，改善溶体结构，进而细化合金凝固组织。该技术方法简便、灵活，且不需要添加额外的变质剂，使得在生产过程中没有其它元素的加入，避免了金属液的污染，因此，采用电脉冲处理技术对金属材料处理，既可以达到细化金属凝固组织的目的，又不会对金属造成任何污染，因而具有重要的研究价值。目前已有关于电脉冲处理技术应用于铝硅合金的文献报道，但是单一的电脉冲变质处理已经不能满足合金凝固组织细化的需要。为了显著细化铸造铝硅镁汽车轮毂合金的凝固组织和显著提高其力学性能，本发明开发了一种脉冲电场结合机械搅拌、超声波振荡的变质方法。
发明内容
本发明提供了一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法。本发明采用脉冲电场结合机械搅拌、超声波振荡的变质方法，显著细化了铸造铝硅镁汽车轮毂合金的凝固组织，从而显著提高了其力学性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 6.9-7.8、Mg 0.3-0.6、Cu≤0.2、Mn≤0.1、Fe≤0.15、Zn≤0.1、Ti≤0.2，余量为Al进行配料计算；
（2）将熔化炉在150-200℃下预热1-2h，然后升温至660-690℃，按照配料计算的量加入铝锭熔化，再升温至680-720℃，按配料计算的量加入Al-Si合金，待合金熔化后，按配料计算的量加入镁条；然后升温至770-810℃，加入精炼剂精炼10-15min，扒渣，静置15-20min后进行变质处理：先调整温度至740-780℃，在2000-4000r/min的转速下搅拌20-30min，再调整温度至765-805℃，在脉冲电压为300-500V、脉冲频率为4-6Hz的脉冲电场下处理30-60s，最后调整温度至750-790℃，在300-400W的功率下超声波振荡10-20min；变质处理完成后用混合气体进行除气精炼，气体压力为50-100kpa,气体流量为1.5-2.0m3/min，精炼5-10min，扒渣，静置3-6min后开始浇注；
（3）浇注前将金属型模预热到180-220℃，然后在730-760℃的温度下浇注成锭即可。
所述铝锭的纯度为99.99%以上。
所述Al-Si合金中Si的质量百分含量为32-36%。
所述精炼剂为六氯乙烷，六氯乙烷的加入量为合金液质量的0.5-1%。
所述混合气体是由氩气、氮气、二氧化碳按照体积比3-5:2-4:1-3混合而成。
本发明的有益效果：
本发明采用脉冲电场结合机械搅拌、超声波振荡的变质方法，铸造铝硅镁汽车轮毂合金的凝固组织显著细化，力学性能显著提高，其效果好于单一的脉冲电场处理。本发明制得的铸造铝硅镁汽车轮毂合金的共晶硅的形貌、尺寸显著改善，共晶硅形态由粗大的针状、片状变为细小的纤维状或层片状，合金的抗拉强度和伸长率较常规变质处理分别提高了30%以上和120%以上。
具体实施方式
实施例1
一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 6.9-7.8、Mg 0.3-0.6、Cu≤0.2、Mn≤0.1、Fe≤0.15、Zn≤0.1、Ti≤0.2，余量为Al进行配料计算；
（2）将熔化炉在150℃下预热2h，然后升温至660℃，按照配料计算的量加入铝锭熔化，再升温至680℃，按配料计算的量加入Al-Si合金，待合金熔化后，按配料计算的量加入镁条；然后升温至770℃，加入精炼剂精炼15min，扒渣，静置15min后进行变质处理：先调整温度至740℃，在2000r/min的转速下搅拌30min，再调整温度至765℃，在脉冲电压为300V、脉冲频率为4Hz的脉冲电场下处理60s，最后调整温度至750℃，在300W的功率下超声波振荡20min；变质处理完成后用混合气体进行除气精炼，气体压力为50kpa,气体流量为1.5m3/min，精炼10min，扒渣，静置3min后开始浇注；
（3）浇注前将金属型模预热到180℃，然后在730℃的温度下浇注成锭即可。
所述铝锭的纯度为99.99%以上。
所述Al-Si合金中Si的质量百分含量为32%。
所述精炼剂为六氯乙烷，六氯乙烷的加入量为合金液质量的0.5%。
所述混合气体是由氩气、氮气、二氧化碳按照体积比3:2:1混合而成。
实施例2
一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 6.9-7.8、Mg 0.3-0.6、Cu≤0.2、Mn≤0.1、Fe≤0.15、Zn≤0.1、Ti≤0.2，余量为Al进行配料计算；
（2）将熔化炉在180℃下预热1.5h，然后升温至675℃，按照配料计算的量加入铝锭熔化，再升温至700℃，按配料计算的量加入Al-Si合金，待合金熔化后，按配料计算的量加入镁条；然后升温至795℃，加入精炼剂精炼12min，扒渣，静置18min后进行变质处理：先调整温度至760℃，在3000r/min的转速下搅拌25min，再调整温度至785℃，在脉冲电压为400V、脉冲频率为5Hz的脉冲电场下处理45s，最后调整温度至770℃，在350W的功率下超声波振荡15min；变质处理完成后用混合气体进行除气精炼，气体压力为75kpa,气体流量为1.8m3/min，精炼7min，扒渣，静置3-6min后开始浇注；
（3）浇注前将金属型模预热到200℃，然后在745℃的温度下浇注成锭即可。
所述铝锭的纯度为99.99%以上。
所述Al-Si合金中Si的质量百分含量为34%。
所述精炼剂为六氯乙烷，六氯乙烷的加入量为合金液质量的0.7%。
所述混合气体是由氩气、氮气、二氧化碳按照体积比4:3:2混合而成。
实施例3
一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 6.9-7.8、Mg 0.3-0.6、Cu≤0.2、Mn≤0.1、Fe≤0.15、Zn≤0.1、Ti≤0.2，余量为Al进行配料计算；
（2）将熔化炉在200℃下预热1h，然后升温至690℃，按照配料计算的量加入铝锭熔化，再升温至720℃，按配料计算的量加入Al-Si合金，待合金熔化后，按配料计算的量加入镁条；然后升温至810℃，加入精炼剂精炼10min，扒渣，静置20min后进行变质处理：先调整温度至780℃，在4000r/min的转速下搅拌20min，再调整温度至805℃，在脉冲电压为500V、脉冲频率为6Hz的脉冲电场下处理30s，最后调整温度至790℃，在400W的功率下超声波振荡10min；变质处理完成后用混合气体进行除气精炼，气体压力为100kpa,气体流量为2.0m3/min，精炼5min，扒渣，静置6min后开始浇注；
（3）浇注前将金属型模预热到220℃，然后在760℃的温度下浇注成锭即可。
所述铝锭的纯度为99.99%以上。
所述Al-Si合金中Si的质量百分含量为32-36%。
所述精炼剂为六氯乙烷，六氯乙烷的加入量为合金液质量的1%。
所述混合气体是由氩气、氮气、二氧化碳按照体积比5:4:3混合而成。
Claims (5)
1.一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 6.9-7.8、Mg 0.3-0.6、Cu≤0.2、Mn≤0.1、Fe≤0.15、Zn≤0.1、Ti≤0.2，余量为Al进行配料计算；
（2）将熔化炉在150-200℃下预热1-2h，然后升温至660-690℃，按照配料计算的量加入铝锭熔化，再升温至680-720℃，按配料计算的量加入Al-Si合金，待合金熔化后，按配料计算的量加入镁条；然后升温至770-810℃，加入精炼剂精炼10-15min，扒渣，静置15-20min后进行变质处理：先调整温度至740-780℃，在2000-4000r/min的转速下搅拌20-30min，再调整温度至765-805℃，在脉冲电压为300-500V、脉冲频率为4-6Hz的脉冲电场下处理30-60s，最后调整温度至750-790℃，在300-400W的功率下超声波振荡10-20min；变质处理完成后用混合气体进行除气精炼，气体压力为50-100kpa,气体流量为1.5-2.0m3/min，精炼5-10min，扒渣，静置3-6min后开始浇注；
（3）浇注前将金属型模预热到180-220℃，然后在730-760℃的温度下浇注成锭即可。
2.根据权利要求1所述的一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，所述铝锭的纯度为99.99%以上。
3.根据权利要求1所述的一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，所述Al-Si合金中Si的质量百分含量为32-36%。
4.根据权利要求1所述的一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，所述精炼剂为六氯乙烷，六氯乙烷的加入量为合金液质量的0.5-1%。
5.根据权利要求1所述的一种铸造铝硅镁汽车轮毂合金的变质方法，其特征在于，所述混合气体是由氩气、氮气、二氧化碳按照体积比3-5:2-4:1-3混合而成。
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