申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-04-21

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN116516220B

主分类号：C22C21/04

分类号：C22C21/04;C22C1/03;C22C1/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2023.08.18#实质审查的生效;2023.08.01#公开

摘要：一种镧微合金化的高硅铝合金变质细化和除气熔炼方法，涉及一种高硅铝合金变质细化和除气熔炼方法。本发明是要解决现有的铝合金材料耐高温性能差的技术问题。本发明对原始坯料进行烘干，防止了氢脆对材料寿命和强度的影响，在合金熔炼过程中对合金熔炼温度和保温时间进行了合理的控制，对于变质剂和细化剂的添加百分比进行了合理的控制，设计了带刀刃结构的石墨除气棒，提供了合理的氩气通入参数，相比于CCl6等除气方法不仅方便快捷，而且对环境没有污染，对人体没有伤害，得到了均匀细小的显微组织。在镧微合金化后，合金出现了耐高温析出相，使得该合金在高于300℃仍具用良好的强度，能够满足大马力发动机活塞的使用需求。

主权项：1.一种镧微合金化的高硅铝合金变质细化和除气熔炼方法，其特征在于镧微合金化的高硅铝合金变质细化和除气熔炼方法是按以下步骤进行的：一、按照合金中各个元素所占的重量分数分别称取纯铝、中间合金、变质剂和细化剂；合金中各个元素按质量百分比组成如下：Si为11%~13%，Cu为4.5%~5%，Mg为1%~1.4%，Ni为2.1%~2.5%，La为0.1%~0.3%，Ti为0.2%~0.6%，B为0.04%~0.12%，Sr为0.02%~0.06%，余量为铝；所述的中间合金为Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金、Al-Mg中间合金和Al-La中间合金；二、将步骤一中称量好的纯铝、中间合金、变质剂和细化剂放进干燥箱中干燥，干燥温度为200℃~250℃，干燥时间为1h~1.5h；三、将熔炼炉的温度升高至400℃~405℃，将干燥后的纯铝投入熔炼炉使其熔化，并在720℃~725℃保温5min~10min；四、将熔炼炉的温度升高至730℃~735℃，将Al-Si中间合金放入熔炼炉中进行熔化，然后在温度为730℃~740℃时将Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金、Al-Mg中间合金和Al-La中间合金加入熔炼炉中，待上述的所有中间合金都熔化后打开炉盖，使用第一石墨棒匀速搅拌5min~10min，盖上炉盖，然后在730℃~740℃保温10min~15min；五、将变质剂在炉温为730℃~750℃时加入熔炼炉中，待变质剂完全熔化后保温10min~15min，然后用第一石墨棒搅拌5min；六、将细化剂在炉温为710℃~730℃时加入熔炼炉中，待细化剂充分熔化后用第一石墨棒搅拌3min~5min；七、在铝液温度为720℃~725℃时，打开炉盖，使用第二石墨棒通入氩气除气，通入氩气的流量为0.4Lmin~0.6Lmin，通入时间为2min~3min，在通入氩气过程中第二石墨棒处于旋转状态达到切割和搅拌的作用，除气完毕后除去表面的浮渣，随后在720℃~725℃保温10min~12min；所述的第二石墨棒是由一个空心圆柱体和多个刀刃组成；空心圆柱体的一端为进气端，另一端为出气端，出气端的中心处设置多个圆形出气口，所述的出气口的直径为2.5mm~3mm；多个刀刃均匀设置于空心圆柱体出气端的侧壁上；所述的刀刃的厚度为4mm，倾角为45°；八、将除气完成的合金液体进行浇铸，采用金属模重力铸造，金属液的浇铸温度为720℃~725℃，重力铸造的金属模具温度为180℃~200℃；在镧微合金化后，合金中出现了Al3La、Al7Cu4Ni和Al8Cu2MgSi6耐高温析出相，使得合金在高于300℃仍具用良好的强度。

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