[发明专利]一种提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法

说明书

一种提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法，其特征在于：其一，控制在铸造铝硅合金制备过程向铝液中所添加的硅、镁、钛粉体原始粒径为10‑20μm；其二，硅、镁、钛粉体混合后分批分量进行添加，当温度分别升至720℃、740℃、760℃时保温，然后在恒温下分别添加硅、镁、钛混合粉体的40%、40%、20%，每次搅拌5‑10分钟后再继续升温；其三，在添加完最后一批硅、镁、钛混合粉体并保温10分钟后添加稀土元素。采用本发明所制备的铸造铝硅合金实现了较好地兼顾高导电性和高强度，在抗拉强度不低于340MPa的同时其导电率维持在40%IACS及以上。

技术领域

本发明属于铸造铝合金技术领域，涉及一种铸造铝硅合金的微合金化方法，具体地说是一种提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法。

背景技术

铸造铝硅合金，是目前电器行业最常用的电工材料之一。随着铸铝电工元器件朝着小型化和轻量化方向不断发展，其结构呈现出了薄壁、异形、复杂等特点，不仅对铸造铝硅合金的强度提出了很高的要求，而且对铸造铝硅合金导电性能的要求也越来越高。

对铸造铝硅合金进行稀土元素微合金化，是保证其兼顾高导电性和高强度的重要手段之一。例如，南昌大学的胡志等人在专利CN103469027A中提出的一种稀土元素镧合金化铝硅合金及制备方法，通过控制铝硅合金中硅的含量为9.0~13.5%，以及在770~790℃温度下以单质镧或铝-镧中间合金添加0.08~0.45%的镧，并保温5~8分钟后进行间歇超声处理。该方法证明稀土元素镧的加入可有效改善铝合金的力学性能与相应的导电性。再如，卢光华等在其论文“多元复合微合金化铝合金组织及性能的研究”中提出通过复合添加0.15wt%的La和0.20wt%的Y，并通过T6热处理细化合金中的晶粒，提高了铸造铝硅合金的硬度与导电性。然而，这些方法所获得的铸造铝硅合金仍难以满足铸铝电工元器件越来越高的导电性和强度要求，尤其是当电压等级处于超特高压时。分析认为，工业中的铸造铝硅合金普遍采用重熔+机械搅拌的铸造熔炼方式且一次性熔炼数量多，在铝液中添加其他元素时往往存在搅拌不充分的问题，而且所填其他元素所使用的粉体颗粒较大，不利于同铝有效融合形成细致晶粒，进而导致所添加的稀土元素达不到预期的微合金化效果。

经文献查阅，目前尚未有一种行之有效的提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法可供使用，一定程度上限制了铸造铝硅合金在高电压等级铸铝电工元器件中的应用。

发明内容

本发明的目的是针对目前铸造铝硅合金由于所添加的稀土元素达不到预期的微合金化效果而导致其导电性能和强度尚难以满足高电压等级铸铝电工元器件的使用要求，而发明一种提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法。

本发明的技术方案是：

一种提高铸造铝硅合金中稀土元素微合金化效果的方法，其特征在于：其一，控制在铸造铝硅合金制备过程在铝液中所添加的硅、镁、钛粉体原始粒径为10-20μm；其二，硅、镁、钛粉体混合后分批分量进行添加，当温度分别升至720℃、740℃、760℃时保温，然后在恒温下分别添加硅、镁、钛混合粉体的40%、40%、20%，每次搅拌5-10分钟后再继续升温；其三，在添加完最后一批硅、镁、钛混合粉体并保温10分钟后添加稀土元素。

所述添加的硅、镁、钛的占整个铝硅合金铸件的质量百分比为硅6.5～7.0%、镁0.3～0.4%、钛0.1~0.2%。

所述添加的硅、镁、钛粉体混合最好采用球磨方法制备，球磨参数采用常规参数进行即可。

所述添加稀土元素的种类和含量占整个铝硅合金铸件的质量百分比为镧0.1～0.2%、钇0.1～0.2%。

所述添加稀土元素是以铝镧中间合金、铝钇中间合金的形式进行添加。

所述铸造铝硅合金制备过程中全程通入氩气进行保护。