[发明专利]一种利用非晶合金孕育细化铝合金的搅拌分散工艺

摘要

本发明公开了一种利用非晶合金孕育细化铝合金的搅拌分散工艺，涉及铝合金加工领域，包括非晶合金的制备、非晶条带的制备、未孕育铝合金的制备及铝合金孕育四个步骤，采用本发明的技术方案，步骤合理、细化效率高，大幅提高铝合金强韧性，且孕育高效、成本低廉，具有巨大的工业应用潜力和价值。

主权项

一种利用非晶合金孕育细化铝合金的搅拌分散工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、非晶合金的制备：a、将Ni、Nb、Ti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Ni、Nb、Ti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、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；步骤四、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加入到合金液中，并采用机械搅拌，在保温过程中在用超声处理120s，促进非晶的均匀分散，保温时间为8‑12min；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(孕育剂添加量0.05wt.％，孕育时间10min)，晶粒尺寸由原来的800‑1000μm减小到了大约150μm，减小了近5倍；b、在最佳的孕育工艺下(孕育剂添加量0.05wt.％，孕育时间10min)，合金的屈服强度、抗拉强度和断裂应变由未孕育合金的170.33MPa、289.05MPa和13.70％，分别提高到了228.46MPa、348.20MPa和18.55％，分别比未孕育合金提高了34.13％、20.46％和35.40％。