[发明专利]一种富铁相变质剂及其制备方法和变质方法

说明书

本发明涉及富铁相变质技术领域。一种富铁相变质剂，按质量百分比计含有Si4.5～7.0％，Fe2.5～5.0％，Mn0.7～1.4％，B0.03～0.1％，杂质元素0～0.15％，余量的Al。其制备方法包括：按配比将Al、Al‑Si、Al‑Fe以及Al‑Mn置于熔炼炉中熔化，随后加入Al‑B中间合金，熔体经除气、除杂、保温静置、扒渣后浇注成圆铸锭。将铸锭车皮，切段，经均匀化处理后再热挤压加工，制备合金杆。一种变质方法，包括：将含铁的铝合金熔化后，加入上述变质剂，搅拌后精炼、静置、扒渣浇注成锭或进行生产。本发明简化了变质工艺，减少了杂质元素，降低了变质剂的添加含量。

技术领域

本发明涉及富铁相变质技术领域，且特别涉及一种富铁相变质剂及其制备方法和变质方法。

背景技术

铁是铝合金中最为常见的杂质元素，由于铁元素在室温下铝固体中几乎不溶解，铁在铝及铝合金中均以富铁相的形式存在。由于富铁相为金属间化合物，其硬度可达到660HV以上，远超过铝基体。同时富铁相的脆裂倾向也很明显，受力时易在其内部发生开裂而成为裂纹源，并沿着富铁相的长度方向扩展，这对铝合金的塑性影响极大，尤其是粗大的针状富铁相，即β-Fe相。除了针状富铁相外，含铁铝合金中还存在一种汉字形态的富铁相，即为α-Fe相，与β-Fe相相比，其对基体的割裂和对裂纹的扩展速率大幅降低，对铝合金的塑性危害大为改善。因此，富铁相的形态对铝合金塑性影响显著，改善富铁相形态是减缓其危害的有效方法之一。

目前，国内外主要采用元素中和法和熔铸法来改变富铁相的形态分布，常用的添加元素包括Mn、Cr、RE、Sr、Be、Sc等，其中Mn元素最为常用，但Mn的添加量还未得到公认，过少则无法消除针状富铁相，过多则不仅会形成粗大的初生富铁相，同时会增大富铁相的体积分数，这对合金塑性的改善不利。因此，开发一种工艺简单、添加量少、成本低廉的富铁相变质剂和制备方法十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富铁相变质剂，具有消除针片状富铁相、提高合金的抗拉强度和延伸率的作用。

本发明的另一目的在于提供一种上述富铁相变质剂的制备方法，工艺简单、成本低廉，可大规模生产。

本发明的又一目的在于提供一种变质方法，简化了变质工艺，降低了变质剂的添加含量，适合于工业化生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种富铁相变质剂，按质量百分比计，包括：Si 4.5～7.0％，Fe 2.5～5.0％，Mn 0.7～1.4％，B 0.03～0.1％，杂质元素0～0.15％，余量的Al。

本发明提出上述富铁相变质剂的制备方法，包括：按配比将Al合金、Al-Si合金、Al-Fe合金以及Al-Mn合金置于熔炼炉中熔化，将Al-B中间合金加入铝熔体中，待Al-B中间合金完全熔化后，对熔体进行除气、除杂处理，保温静置后扒渣、浇注成圆铸锭。

本发明提出一种变质方法，包括：将含铁的铝合金熔化后，加入如权利要求1或2的变质剂，搅拌后精炼，静置后扒渣浇注成锭或进行生产。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明以Al合金、Al-Si合金、Al-Fe合金、Al-B中间合金以及Al-Mn为原料，利用Mn置换富铁相中的铁元素，从而改变富铁相的晶体结构和优势生长取向，从而消除针状β-Fe相。加B可在富铁相形成初期吸附在其表面，抑制富铁相的长大，从而达到细化富铁相的效果。

(2)本发明通过高温熔化高含量铁铝合金，以消除针状富铁相的遗传性，并在较低温度加入一定量的Al(FeMn)Si四元变质剂，变质剂部分熔化，形成大量的形核质点，凝固时原熔体中的Fe将以其为形核质点，获得了对塑性危害较小的汉字状富铁相，达到变质的目的。