[发明专利]一种再生铝硅合金的复合细化变质剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种再生铝硅合金的复合细化变质剂及其制备方法，所述复合细化变质剂由以下质量百分比的成分组成：Ti 3.8‑4.2%，Ni 0.9‑1.1%，Ba 0.8‑1.2%，C 0.7‑0.9%，B 0.4‑0.6%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素的单个含量≤0.05%，总量≤0.15%。本发明复合细化变质剂解决了传统细化变质剂存在的易被Si毒化、效果不稳定以及吸氢产生气孔等问题，可以同时实现对α‑Al晶粒、共晶Si相和富Fe相的细化变质，消除粗大树枝状α‑Al晶粒、针片状共晶Si相和富Fe相对铝硅合金强度和塑性的危害，提高再生铝硅合金的力学性能。

技术领域

本发明属于细化剂制备技术领域，具体涉及一种再生铝硅合金的复合细化变质剂及其制备方法。

背景技术

再生铝硅合金是由废铝再生得到，广泛应用汽车、摩托车、机械装备、五金制品等领域。再生铝硅合金的组织通常主要由α-Al晶粒、Al+Si共晶相和富Fe相组成，再生铝硅合金的力学性能与其内部组织密切相关，由于合金非平衡凝固原因，再生铝硅合金的α-Al晶粒通常呈粗大的树枝状，而共晶Si相和富Fe相则呈粗大的针片状。α-Al晶粒呈粗大的树枝状不仅会降低再生铝硅合金的强度和塑性，而且还会降低再生铝硅合金的铸造流动性，容易导致铸件充填不完整和产生组织疏松。共晶Si相和富Fe相呈粗大的针片状则容易割裂α-Al基体，成为再生铝硅合金断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，将极大的损害再生铝硅合金的强度和塑性。

为了提高再生铝硅合金的力学性能，通常需要对再生铝硅合金进行细化变质处理，即细化变质α-Al晶粒、共晶Si相和富Fe相，使粗大树枝状α-Al晶粒转变为细小的等轴晶晶粒，使共晶Si相和富Fe相从粗大针片状转变为细小的颗粒状。

传统细化α-Al晶粒的方法是添加铝钛系细化剂，如Al-Ti-B合金或者Al-Ti-C合金晶粒细化剂。虽然铝钛系晶粒细化剂对再生铝硅合金有一定的晶粒细化作用，但细化效果仍然有限，无法完全消除粗大的树枝状α-Al晶粒，这主要是再生铝硅合金中含有大量Si原子，而Si原子与Ti原子之间具有较强的亲和力，Si原子与Ti原子之间相互作用会使Si原子覆盖在TiB₂粒子或者TiC粒子的表面，从而使TiB₂粒子和TiC粒子失去作为α-Al晶粒的异质形核核心作用，即再生铝硅合金中的大量Si原子对铝钛系晶粒细化效果有毒化作用，这也是铝钛系晶粒细化剂无法有效细化再生铝硅合金，消除粗大树枝状α-Al晶粒的原因。

传统细化变质共晶Si相的方法是添加Na或者Sr元素。添加Na元素对共晶Si相的细化变质作用存在效果不稳定的问题，目前已基本被淘汰。而添加Sr元素，由于Sr元素与H具有很强的亲和力，容易导致再生铝硅合金液吸气，使再生铝硅合金产生气孔而降低再生铝硅合金的强度和塑性。

而目前对再生铝硅合金中粗大针片状富Fe相则一直没有找到较理想的细化变质材料，使再生铝硅合金力学性能的提高一直受到极大的限制。另外，目前为了细化变质α-Al晶粒、共晶Si相和富Fe相，通常需要同时添加多种合金材料，这种方法不仅增加了生产成本，而且容易导致效果不稳定，极大影响生产效率和提高再生铝硅合金的力学性能。因此，现有再生铝硅合金的细化变质剂仍有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种再生铝硅合金的复合细化变质剂及其制备方法，通过添加复合细化变质剂，实现对粗大树枝状α-Al晶粒、粗大针片状共晶Si相和富Fe相的细化变质作用，大幅提高再生铝硅合金的强度和塑性。

为达到上述目的，本发明是通过如下手段得以实现的：

本发明第一方面提供了一种再生铝硅合金的复合细化变质剂，包括Ti，Ni，Ba，C，B，Fe，Al和不可避免的其它杂质元素。