提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑及制備和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑及制備和使用方法。本發(fā)明的變質(zhì)劑成分按照質(zhì)量百分比為：Sr：1~4%，富鑭鈰混合稀土：5~20%，余量為Al，其中按照重量比，Sr：富鑭鈰混合稀土=1：（5~10），其制備方法是首先進行配料、熔煉，再進行合金化，采用擠壓鑄造制備出的坯錠再進行熱擠壓制取變質(zhì)劑絲材，最終得到提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑產(chǎn)品，變質(zhì)有效時間至少為5h。本發(fā)明的變質(zhì)劑使用方便，效果穩(wěn)定，變質(zhì)有效時間長且無變質(zhì)潛伏期，經(jīng)檢測，變質(zhì)有效時間至少為5h，采用本發(fā)明的變質(zhì)劑絲材變質(zhì)處理后對合金電導(dǎo)率提升明顯。
【專利說明】提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑及制備和使用 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑 及制備和使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋁硅合金是應(yīng)用最廣泛的鑄造鋁合金之一，廣泛應(yīng)用在于高壓輸電設(shè)備，如高壓 開關(guān)、商壓罐體等。
[0003] 鋁硅合金中硅的加入使合金在保持金屬鋁的優(yōu)點的同時，還提高了合金的流動性 和耐磨性，降低了合金的熱裂傾向和收縮率，保證了合金良好的鑄造性能；但是未變質(zhì)的亞 共晶鋁硅合金其共晶硅呈粗大的板片或條片狀，嚴重地割裂鋁基體，降低合金的強度和塑 性。
[0004] 高壓輸電設(shè)備中的一些零部件對力學(xué)性能和導(dǎo)電性能要求較高。亞共晶鋁硅合金 的組織主要由α (A1)和共晶硅組成，由于硅是一種半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性能遠不及鋁，所以鋁 硅合金其電導(dǎo)率大小主要由α (Α1)和共晶硅形態(tài)決定。未變質(zhì)的鋁硅合金其共晶硅相呈 粗大的層片狀分布于合金中，極大的減少了鋁基體的有效導(dǎo)電截面，降低了電導(dǎo)率。
[0005] 亞共晶鋁硅合金變質(zhì)主要通過三方式獲得：一是通過化學(xué)變質(zhì)提高共晶硅的長大 速度；二是通過快速凝固來提高共晶硅的長大速度；三是通過超聲波處理和電磁攪拌等其 他方法。由于化學(xué)變質(zhì)方法具有操作簡單、成本較低和效果穩(wěn)定等優(yōu)點而應(yīng)用最為廣泛。
[0006] 目前亞共晶鋁硅合金常用的變質(zhì)劑主要有Na變質(zhì)、Sr變質(zhì)、Sb變質(zhì)、Te變質(zhì)和 RE變質(zhì)，其中Na變質(zhì)及Sr變質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)中最為常見，變質(zhì)效果最為理想，但Na變質(zhì)的有 效變質(zhì)時間只有40min左右，變質(zhì)過程中會腐蝕設(shè)備，產(chǎn)生有害氣體，因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng) 用有限；Sr變質(zhì)存在30min左右的孕育期，易產(chǎn)生含鍶化合物夾雜，且變質(zhì)過程存在吸氣傾 向，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生大量氣孔，從而降低合金力學(xué)性能。
[0007] 但是經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)上述變質(zhì)劑變質(zhì)處理亞共晶鋁硅合金后對電導(dǎo)率提升并不理想， 以ZL101合金為例，經(jīng)上述變質(zhì)劑變質(zhì)處理ZL101合金后電導(dǎo)率如表2所示，為此，研究一 種提高亞共晶鋁硅合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑是非常必要的。
[0008] 表2鑄態(tài)ZL101合金電導(dǎo)率

【權(quán)利要求】
1. 一種提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑，其特征在于其成分按照質(zhì)量百分 比為：Sr :1~4%，富鑭鈰混合稀土 ：5~20%，余量為A1，其中按照重量比，Sr:富鑭鈰混合稀土 =1:(5?10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑，其特征在 于所述的富鑭鈰混合稀土中，按質(zhì)量百分比，La彡30%，Ce彡30%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑的制備方 法，其特征在于按照以下步驟進行： (1) 配料：按照質(zhì)量百分比為：Sr :1~4%，富鑭鈰混合稀土 ：5~20%，余量為A1，其中Sr與 富鑭鈰混合稀土的重量比=1 : (5~10)的比例稱取Al-Sr合金錠、A1-富鑭鈰混合稀土錠和 純A1錠進行配料； (2) 熔煉：將純A1錠和A1-富鑭鈰混合稀土錠加熱到73(T760°C，通入Ar氣并加入除 渣劑，進行第一次除氣除渣處理，保溫8~15min后扒渣； (3) 合金化：將溫度降低至7(KT72(TC，加入Al-Sr合金錠至其完全熔化并將熔體攪 拌均勻，通入Ar氣并加入除渣劑，進行第二次除氣除渣處理，同時進行電磁攪拌處理，保溫 l(T20min后扒渣，得到合金液； (4) 擠壓鑄造制備熱擠壓坯錠：將合金液倒入擠壓模具內(nèi)，擠壓模具預(yù)熱至 25(T350°C，控制擠壓力10(T500MPa，保壓時間2(T60s，使其在擠壓力條件下凝固成型，得 到合金述錠； (5) 熱擠壓制備變質(zhì)劑絲材：將合金坯錠加熱至40(T5(KrC，將熱擠壓模具預(yù)熱至 40(T480°C，在臥室擠壓機上進行熱擠壓制備變質(zhì)劑絲材，絲材直徑5~16mm，擠壓比為 30?150,擠壓速度2?12mm/s ; (6) 最終成型：對變質(zhì)劑絲材進行熱校正、冷卻最后定尺切斷包裝，或者將熱擠壓制備 的變質(zhì)劑絲材直接熱卷曲成盤圓，最終得到提高亞晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑產(chǎn) 品，變質(zhì)有效時間至少為5h。
4. 采用如權(quán)利要求1所述的提高亞共晶Al-Si合金電導(dǎo)率的長效變質(zhì)劑對亞共晶 Al-Si合金進行變質(zhì)處理時，其特征在于按照以下步驟進行： 亞共晶Al-Si合金經(jīng)熔煉和第一次精煉處理并進行機械攪拌后，加入變質(zhì)劑，變質(zhì)劑 的加入量是鋁硅合金質(zhì)量的〇. 5~2. 5%，保溫l(T90min，然后進行二次精煉處理并進行機械 攪拌，最后在電磁攪拌條件下澆注凝固。
【文檔編號】C22C21/04GK104195385SQ201410433754
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】李潤霞, 姜錫博, 于寶義, 勾洋洋, 馬廣輝, 白彥華, 李榮德 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)