[发明专利]一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺

权利要求书

1.一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、非晶合金的制备：

a、将Fe、B、Si表面氧化膜打磨干净，然后按比例配好并静置在盛放有无水酒精的烧杯中防止其氧化；

b、将配好的Fe、B、Si按照熔点由低至高依次叠放于水冷铜模坩埚中，以缩短高熔点金属熔化时间，并防止低熔点金属的挥发；

c、盖好炉盖，在正式熔炼前进行两次抽真空，每次抽真空都到6.0×10^-3Pa并充入高纯Ar气以稀释残余氧气；

d、两次抽真空后，充入0.5个大气压的高纯度Ar气以稀释炉内残余的氧；

e、打开磁搅拌熔炼合金，为保证非晶合金成分的均匀性，需将熔炼好的合金反复翻转继续熔炼，熔炼次数大于等于5，每次熔炼2-4min；

f、将熔融状态下的合金液吸铸到水冷铜模坩埚下面的铜模具中进行快速冷却，得到非晶合金棒料；

步骤二、非晶条带的制备：将反复熔炼得到的非晶合金棒料放置于高真空中频感应炉中进行重熔，然后在高纯氩气保护条件下喷射在3000r/min的高速铜辊轮模具上制成非晶薄带；

步骤三、含非晶预制块的制备：将步骤二制得的非晶条剪成碎片，称量所需的非晶合金的质量，并和铝粉以15:85的质量比混合后用铝箔包住冷压成块，得到ф30的圆饼状预制块。

步骤四、未孕育铝合金的制备：

a、将预先称量好的Al-Si-Mg合金放置于坩埚中并随坩埚一起放入坩埚式电阻熔炼炉内，升温至1023K；

b、待合金完全熔化后并保温30min，再加入一定量的清渣剂对合金液进行精炼除渣，打渣处理后保温10min；

c、将合金液浇铸到金属型模具中，得到未孕育的铝合金；

步骤五、铝合金孕育：

a、将预先称量好的未孕育铝合金放置于坩埚中并随坩埚一起放入坩埚式电阻熔炼炉内，升温至1023K；

b、待未孕育铝合金完全熔化后并保温30min，再加入一定量的清渣剂对合金液进行精炼除渣，打渣处理后保温10min；

c、将制得的非晶条带剪碎后的碎片或含非晶的预制块加入到合金液中，并均匀搅拌，保温，保温时间为10-30min；

d、对混合液进行搅拌，搅拌完毕后浇铸到金属型模具内，得到细化完成的铝合金。

所述孕育处理后的铝合金组织和力学性能均得到了优化：

a、在最佳的孕育工艺下(孕育剂以冷压成块形式添加0.1wt.％，孕育时间20min，采用机械搅拌工艺)，晶粒尺寸由原来的800-1000μm减小到了大约180μm，减小了4倍；

b、在最佳的孕育工艺下(孕育剂以冷压成块形式添加0.1wt.％，孕育时间20min，采用机械搅拌工艺)，合金的屈服强度、抗拉强度和断裂应变由未孕育合金的170.33 MPa、289.05MPa和13.70％，分别提高到了225.79MPa、342.84MPa和18.45％，比未孕育合金提高了32.56％、18.61％和34.67％。

2.根据权利要求1所述的一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，其特征在于：所述铜模具的尺寸为7mm，所用金属模的尺寸为200mm×150mm×12mm。

3.根据权利要求1所述的一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，其特征在于：所述非晶条带的制备具体包括以下步骤：

a、将非晶合金料棒放置于石英坩埚中，抽真空到6.0×10-³Pa；

b、向炉中充入0.6个大气压的Ar气，再向喷注瓶中充入1.6个大气压的Ar气，使得压差在0.9-1.1个大气压；

c、当高速铜辊轮模具转速为3000r/min后打开中频感应电源，熔化棒料，最后将熔化的合金液喷注在高速铜辊轮模具上，制得宽为1-2mm，厚35-45μm非晶条带。

4.根据权利要求1所述的一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，其特征在于：所述非晶合金料棒为Fe₇₉.58B₁₁.26Si_9.26料棒。

5.根据权利要求1所述的一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，其特征在于：所述Al-Si-Mg合金为亚共晶Al-Si-Mg。