一种细化铝合金的方法
一种细化铝合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金熔炼领域，具体地涉及一种细化铝合金的方法。
【背景技术】
[0002] A356. 2铝合金具有流动性好，无热裂倾向，线收缩小，比重小，耐蚀性好等优良特 性，是汽车轮毂的主要使用材料。然而，未细化变质的A356. 2铝合金的铸态组织为粗大片 状或针状共晶硅和a-Al枝晶组织，力学性能较低。因此，必须添加变质元素及晶粒细化元 素，使共晶硅形态由粗大的片状或针状转变为细小的球状或棒状，同时使a-Al晶粒得到 细化，才能提高A356. 2合金的使用性能，扩展其应用范围。目前，工业生产中A356. 2铝合 金常用的细化剂有Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B-C等。
[0003] 在先技术，CN102886511A公开了一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂的方法。所述细化 剂由TiC加入铝液中制得。涉及到的TiC为纳米颗粒，材料成本高，制备工艺复杂。且需要 使用氩气或氮气将该纳米粉末分散到熔体中，加大了工艺的复杂程度和整个工艺的周期， 不易控制，不利于产业化生产。
[0004] 在先技术，CN103667759A公开了一种Al-Mg-Si系合金a -Al晶粒细化剂及其制 备方法。该方法需将Ti、Bi、Cr三种粉末混合后研磨至200-400目，加大了工艺时长。且粉 末需用铝箔紧密包裹后，在200-25(TC下烘烤30min后方可使用，增加了工艺复杂程度，不 利于产业化生产。
[0005] 在先技术，CN103589916A公开了一种快速凝固Al-Ti-B-Sc中间合金细化剂及其 制备方法。该细化剂为晶态材料，其显微组织由a -Al及尺度为微米级的TiAl3、TiB2、AlB2 和Al3Sc晶体相组成，微米级的析出相提供有限的形核质点，限制了元素的细化效果。
[0006] 综上所述，现有技术中的铝合金细化剂要么成本较高难以广泛应用，要么使用步 骤和过程复杂，限制了其在生产上的应用。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的是提供一种新型的铝合金细化方法，从而克服以上的各个问 题。
[0008] 如本发明的说明书中所使用的，术语"纳米准晶合金"是指一种含有纳米准晶相的 金属基复合材料。在本发明中术语"纳米准晶合金"，是以铝为基体，以Al-Mn-R e准晶为析 出相的合金。
[0009] 为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：
[0010] 在本发明的一个方面，提供了一种细化铝合金的方法，该方法使用铝基纳米准晶 合金作为铝合金细化剂，来进行铝合金细化；所述的铝基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者 Cr ;以及所述的铝基纳米准晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce组成的
[0011] 在本发明一个优选的方面，所述的铝基纳米准晶合金以原子比计由92份的Al、6 份的Mn和2份的稀土元素所组成。
[0012] 在本发明一个优选的方面，所述的稀土元素是Ce和La中的一种。
[0013] 在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂是压制成的柱状试块。
[0014] 在本发明一个优选的方面，所述的方法包括步骤：（1)将待处理铝合金熔化；（2) 将按待处理铝合金的重量计〇. 30-0. 60%的铝合金细化剂加入铝合金熔体中，并机械搅拌、 静置及除渣。
[0015] 在本发明一个优选的方面，所述的步骤（1)中，熔化铝合金的温度比铝基纳米准 晶合金的温度高20-40摄氏度。
[0016] 在本发明一个优选的方面，所述的步骤（2)中，铝合金细化剂的量为按待处理铝 合金的重量计0. 45%。
[0017] 在本发明一个优选的方面，其特征在于，所述的铝合金是A356. 2铝合金。
[0018] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法细化加工得到的铝合金。
[0019] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法细化加工得到的铝合金在 铸造车轮中的用途。
[0020] 本发明还提供了以下的技术方案：
[0021] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种利用铝基纳米准晶合金对 A356. 2合金进行晶粒细化的方法，包括如下步骤：
[0022] 第一步，错基纳米准晶合金成分的选择。
[0023] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金力学性能有害的元素。所 选铝基纳米准晶可以是Al92Mn6Ce2、Al 92Mn6La2成分中的其中一种。
[0024] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0025] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度99. 99%、厚20 μm、宽I. 5mm的商业纳米准 晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司）。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5 秒，制成q>20 mm X 5 mm的圆柱形试块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0026] 第三步，铝合金熔炼与细化过程。
[0027] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析铝基纳米准 晶合金的熔化温度，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼温度比铝基纳 米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔炼温度720°C，保证铝 基纳米准晶合金加入A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数 0. 45%的铝基纳米准晶合金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分 熔解并分散均匀，将合金液静置l〇min，除渣后进行浇铸。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明中用于细化A356. 2合金的铝基合金为纳米准晶合 金，具有成分均匀的特点，其加入到铝合金液后大量纳米准晶相可作为异质形核核心，均匀 分散在铝液中。细化处理后A356. 2合金中a -Al晶粒尺寸比传统细化剂处理的铝合金显著 减小，细化效果更好。该方法工艺过程较为简单，生产周期短，克服了熔炼和制备过程工艺 复杂、工艺时间长、细化效果有限等弊端。本发明专利所述细化剂的制备过程简单，只需将 商购条带压制成块即可使用，工时短，生产率高。本发明专利细化剂选用的是对A356. 2合 金细化能力强的含稀土合金，且为纳米准晶，其加入熔体后元素分布比传统合金更加均匀， 纳米准晶颗粒大大增加了异质形核质点数量，改善了铝合金的晶粒细化效果。
【附图说明】
[0029] 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
[0030] 图1为实施例1中Al92Mn6Ce^米准晶合金的透射电子显微照片；
[0031] 图2为实施例1中Al92Mn6Ce^米准晶合金的差示扫描量热曲线；
[0032] 图3为A356. 2合金的铸态显微组织；
[0033] 图4为传统Al-Ti-B细化剂处理后的A356. 2合金的铸态显微组织；
[0034] 图5为Al92Mn6Ce^米准晶合金处理后的A356. 2合金的铸态显微组织。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1 Al92Mn6Ce2纳米准晶合金作为细化剂
[0036] 第一步，错基纳米准晶合金成分的选择。
[0037] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金 性能有害的元素。本实施 例选择Al92Mn6Ce2纳米准晶合金成分。
[0038] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0039] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度不低于99. 99%、厚20 μπκ宽I. 5mm的商业 纳米准晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司），图1所示该合金含有大量Al-Mn-Ce纳 米准晶颗粒相。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5秒，制成φ20 mm X 5 mm的圆 柱形试块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0040] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0041] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果（图2所示），分 析铝基纳米准晶合金的熔化温度在748°C左右，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得 A356. 2合金熔炼温度比铝基纳米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金 的通常熔炼温度720 °C，最终确定铝合金熔炼温度为770 °C，保证铝基纳米准晶合金加入 A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数0.45% (第1组试验） 的铝基纳米准晶合金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分熔解并 分散均匀，将合金液静置lOmin，除渣后进行浇铸。与此同时，还使用了 0. 30%和0. 60%的 细化剂进行试验，分别记为第2组试验和第3组试验。
[0042] 图 3 所示为 A356. 2 铝合金（6. 83% Si, 0· 33% Mg, 0· 07% Fe, 0· 08% Ti, 0· 023% Sr, 0.0008% B，余量A1，购自滨州盟威联信新材料有限公司）的铸态金相显微组织。如图 3所示，A356. 2铝合金铸态组织中a -Al晶粒较粗大，其平均晶粒尺寸为127. 3 μm。
[0043] 图4所示为A356. 2铝合金中加入质量分数0. 25 %传统铸态Al-5Ti-lB细化剂 后合金铸态显微组织。由图4可见，如此处理后α-ΑΙ晶粒得到细化，其平均晶粒尺寸为 71. 8 μ m〇
[0044] 第1组的结果图5所示为A356. 2铝合金中加入质量分数0. 45%的Al92Mn6Ce2m 米准晶合金圆柱试块后合金铸态显微组织。由图5可见，如此处理后a-Al晶粒得到进一 步细化，其平均晶粒尺寸为28. 7 μ m。可见本实施例所制铝基纳米准晶合金条带圆柱形试块 加入到A356. 2合金后的细化效果比传统铸态细化剂更优。
[0045] 第2和第3组试验得到的试样也同样进行了合金铸态显微组织试验。结果表明， 处理之后的a -Al晶粒得到进一步细化，其平均晶粒尺寸分别为31. 5 μ m和28. 2 μ m。这也 表明本发明的铝合金细化剂比传统铸态细化剂具有更好的效果。
[0046] 实施例2 Al92Mn6La2纳米准晶合金作为细化剂
[0047] 第一步，铝基纳米准晶合金成分的选择。
[0048] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金性能有害的元素。本实施 例选择Al92Mn6La2纳米准晶合金成分。
[0049] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0050] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度不低于99. 99%、厚20 μπκ宽I. 5mm的商业 纳米准晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司），该合金中含有大量Al-Mn-La纳米准晶 颗粒相。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5秒，制成q>20 mm X 5 mm的圆柱形试 块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0051] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0052] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析铝基纳米准 晶合金的熔化温度在770°C左右，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼 温度比铝基纳米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔炼温度 720°C，最终确定铝合金熔炼温度为790°C，保证铝基纳米准晶合金加入A356. 2铝合金后能 够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数0.45% (第4组试验）的铝基纳米准晶合 金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分熔解并分散均匀，将合金液 静置lOmin，除渣后进行浇铸。与此同时，还使用了 0. 30%和0. 60%的细化剂进行试验，分 别记为第5组试验和第6组试验。
[0053] 将第4-6组的试样进行了合金铸态显微组织试验。结果表明，处理之后的a-Al 晶粒得到进一步细化，其平均晶粒尺寸分别为31. 8 μ m、33. 2 μ m和29. 9 μ m。这也表明本发 明的铝合金细化剂比传统铸态细化剂具有更好的效果。
[0054] 上述实施例中所用的原材料和设备均通过公知的途径获得，所用的操作工艺是本 技术领域的技术人员所能掌握的。
【主权项】
1. 一种细化铝合金的方法，其特征在于，使用铝基纳米准晶合金作为铝合金细化剂，来 进行错合金细化； 所述的错基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者Cr; 所述的铝基纳米准晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce组成的。2. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝基纳米准晶合金以原子比计由92份 的Al、6份的Mn和2份的稀土元素所组成。3. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的稀土元素是Ce和La中的一种。4. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝合金细化剂是压制成的柱状试块。5. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤： (1) 将待处理铝合金熔化； (2) 将按待处理铝合金的重量计0. 30-0. 60 %的铝合金细化剂加入铝合金熔体中，并 机械搅拌、静置及除渣。6. 权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤（1)中，熔化铝合金的温度比铝基 纳米准晶合金的温度高20-40摄氏度。7. 权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤（2)中，铝合金细化剂的量为按待 处理错合金的重量计0. 45%。8. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝合金是A356. 2铝合金。9. 按照权利要求1-8所述的方法细化加工得到的铝合金。10. 按照权利要求1-9所述的方法细化加工得到的铝合金在铸造车轮中的用途。
【专利摘要】本发明提供一种细化铝合金的方法，其特征在于，使用铝基纳米准晶合金作为铝合金细化剂，来进行铝合金细化；所述的铝基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者Cr；所述的铝基纳米准晶合金是由：(1)Al；(2)Mn和(3)La和/或Ce组成的。本发明细化剂选用的是对铝合金细化能力强的含稀土合金，且为纳米准晶，其加入熔体后元素分布比传统合金更加均匀，纳米准晶颗粒大大增加了异质形核质点数量，改善了铝合金的晶粒细化效果。
【IPC分类】C22C21/00, C22C1/02, C22C45/08
【公开号】CN104894408
【申请号】CN201510120867
【发明人】王立生, 王永宁, 朱志华, 刘春海, 李昌海, 阿拉腾, 张振栋, 白帮伟, 赵维民, 王志峰
【申请人】中信戴卡股份有限公司, 河北工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月19日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金熔炼领域，具体地涉及一种细化铝合金的方法。
【背景技术】
[0002] A356. 2铝合金具有流动性好，无热裂倾向，线收缩小，比重小，耐蚀性好等优良特 性，是汽车轮毂的主要使用材料。然而，未细化变质的A356. 2铝合金的铸态组织为粗大片 状或针状共晶硅和a-Al枝晶组织，力学性能较低。因此，必须添加变质元素及晶粒细化元 素，使共晶硅形态由粗大的片状或针状转变为细小的球状或棒状，同时使a-Al晶粒得到 细化，才能提高A356. 2合金的使用性能，扩展其应用范围。目前，工业生产中A356. 2铝合 金常用的细化剂有Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B-C等。
[0003] 在先技术，CN102886511A公开了一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂的方法。所述细化 剂由TiC加入铝液中制得。涉及到的TiC为纳米颗粒，材料成本高，制备工艺复杂。且需要 使用氩气或氮气将该纳米粉末分散到熔体中，加大了工艺的复杂程度和整个工艺的周期， 不易控制，不利于产业化生产。
[0004] 在先技术，CN103667759A公开了一种Al-Mg-Si系合金a -Al晶粒细化剂及其制 备方法。该方法需将Ti、Bi、Cr三种粉末混合后研磨至200-400目，加大了工艺时长。且粉 末需用铝箔紧密包裹后，在200-25(TC下烘烤30min后方可使用，增加了工艺复杂程度，不 利于产业化生产。
[0005] 在先技术，CN103589916A公开了一种快速凝固Al-Ti-B-Sc中间合金细化剂及其 制备方法。该细化剂为晶态材料，其显微组织由a -Al及尺度为微米级的TiAl3、TiB2、AlB2 和Al3Sc晶体相组成，微米级的析出相提供有限的形核质点，限制了元素的细化效果。
[0006] 综上所述，现有技术中的铝合金细化剂要么成本较高难以广泛应用，要么使用步 骤和过程复杂，限制了其在生产上的应用。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的是提供一种新型的铝合金细化方法，从而克服以上的各个问 题。
[0008] 如本发明的说明书中所使用的，术语"纳米准晶合金"是指一种含有纳米准晶相的 金属基复合材料。在本发明中术语"纳米准晶合金"，是以铝为基体，以Al-Mn-R e准晶为析 出相的合金。
[0009] 为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：
[0010] 在本发明的一个方面，提供了一种细化铝合金的方法，该方法使用铝基纳米准晶 合金作为铝合金细化剂，来进行铝合金细化；所述的铝基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者 Cr ;以及所述的铝基纳米准晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce组成的
[0011] 在本发明一个优选的方面，所述的铝基纳米准晶合金以原子比计由92份的Al、6 份的Mn和2份的稀土元素所组成。
[0012] 在本发明一个优选的方面，所述的稀土元素是Ce和La中的一种。
[0013] 在本发明一个优选的方面，所述的铝合金细化剂是压制成的柱状试块。
[0014] 在本发明一个优选的方面，所述的方法包括步骤：（1)将待处理铝合金熔化；（2) 将按待处理铝合金的重量计〇. 30-0. 60%的铝合金细化剂加入铝合金熔体中，并机械搅拌、 静置及除渣。
[0015] 在本发明一个优选的方面，所述的步骤（1)中，熔化铝合金的温度比铝基纳米准 晶合金的温度高20-40摄氏度。
[0016] 在本发明一个优选的方面，所述的步骤（2)中，铝合金细化剂的量为按待处理铝 合金的重量计0. 45%。
[0017] 在本发明一个优选的方面，其特征在于，所述的铝合金是A356. 2铝合金。
[0018] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法细化加工得到的铝合金。
[0019] 在本发明的另一个方面，还提供了按照前文所述的方法细化加工得到的铝合金在 铸造车轮中的用途。
[0020] 本发明还提供了以下的技术方案：
[0021] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种利用铝基纳米准晶合金对 A356. 2合金进行晶粒细化的方法，包括如下步骤：
[0022] 第一步，错基纳米准晶合金成分的选择。
[0023] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金力学性能有害的元素。所 选铝基纳米准晶可以是Al92Mn6Ce2、Al 92Mn6La2成分中的其中一种。
[0024] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0025] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度99. 99%、厚20 μm、宽I. 5mm的商业纳米准 晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司）。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5 秒，制成q>20 mm X 5 mm的圆柱形试块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0026] 第三步，铝合金熔炼与细化过程。
[0027] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析铝基纳米准 晶合金的熔化温度，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼温度比铝基纳 米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔炼温度720°C，保证铝 基纳米准晶合金加入A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数 0. 45%的铝基纳米准晶合金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分 熔解并分散均匀，将合金液静置l〇min，除渣后进行浇铸。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明中用于细化A356. 2合金的铝基合金为纳米准晶合 金，具有成分均匀的特点，其加入到铝合金液后大量纳米准晶相可作为异质形核核心，均匀 分散在铝液中。细化处理后A356. 2合金中a -Al晶粒尺寸比传统细化剂处理的铝合金显著 减小，细化效果更好。该方法工艺过程较为简单，生产周期短，克服了熔炼和制备过程工艺 复杂、工艺时间长、细化效果有限等弊端。本发明专利所述细化剂的制备过程简单，只需将 商购条带压制成块即可使用，工时短，生产率高。本发明专利细化剂选用的是对A356. 2合 金细化能力强的含稀土合金，且为纳米准晶，其加入熔体后元素分布比传统合金更加均匀， 纳米准晶颗粒大大增加了异质形核质点数量，改善了铝合金的晶粒细化效果。
【附图说明】
[0029] 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
[0030] 图1为实施例1中Al92Mn6Ce^米准晶合金的透射电子显微照片；
[0031] 图2为实施例1中Al92Mn6Ce^米准晶合金的差示扫描量热曲线；
[0032] 图3为A356. 2合金的铸态显微组织；
[0033] 图4为传统Al-Ti-B细化剂处理后的A356. 2合金的铸态显微组织；
[0034] 图5为Al92Mn6Ce^米准晶合金处理后的A356. 2合金的铸态显微组织。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1 Al92Mn6Ce2纳米准晶合金作为细化剂
[0036] 第一步，错基纳米准晶合金成分的选择。
[0037] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金 性能有害的元素。本实施 例选择Al92Mn6Ce2纳米准晶合金成分。
[0038] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0039] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度不低于99. 99%、厚20 μπκ宽I. 5mm的商业 纳米准晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司），图1所示该合金含有大量Al-Mn-Ce纳 米准晶颗粒相。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5秒，制成φ20 mm X 5 mm的圆 柱形试块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0040] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0041] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果（图2所示），分 析铝基纳米准晶合金的熔化温度在748°C左右，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得 A356. 2合金熔炼温度比铝基纳米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金 的通常熔炼温度720 °C，最终确定铝合金熔炼温度为770 °C，保证铝基纳米准晶合金加入 A356. 2铝合金后能够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数0.45% (第1组试验） 的铝基纳米准晶合金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分熔解并 分散均匀，将合金液静置lOmin，除渣后进行浇铸。与此同时，还使用了 0. 30%和0. 60%的 细化剂进行试验，分别记为第2组试验和第3组试验。
[0042] 图 3 所示为 A356. 2 铝合金（6. 83% Si, 0· 33% Mg, 0· 07% Fe, 0· 08% Ti, 0· 023% Sr, 0.0008% B，余量A1，购自滨州盟威联信新材料有限公司）的铸态金相显微组织。如图 3所示，A356. 2铝合金铸态组织中a -Al晶粒较粗大，其平均晶粒尺寸为127. 3 μm。
[0043] 图4所示为A356. 2铝合金中加入质量分数0. 25 %传统铸态Al-5Ti-lB细化剂 后合金铸态显微组织。由图4可见，如此处理后α-ΑΙ晶粒得到细化，其平均晶粒尺寸为 71. 8 μ m〇
[0044] 第1组的结果图5所示为A356. 2铝合金中加入质量分数0. 45%的Al92Mn6Ce2m 米准晶合金圆柱试块后合金铸态显微组织。由图5可见，如此处理后a-Al晶粒得到进一 步细化，其平均晶粒尺寸为28. 7 μ m。可见本实施例所制铝基纳米准晶合金条带圆柱形试块 加入到A356. 2合金后的细化效果比传统铸态细化剂更优。
[0045] 第2和第3组试验得到的试样也同样进行了合金铸态显微组织试验。结果表明， 处理之后的a -Al晶粒得到进一步细化，其平均晶粒尺寸分别为31. 5 μ m和28. 2 μ m。这也 表明本发明的铝合金细化剂比传统铸态细化剂具有更好的效果。
[0046] 实施例2 Al92Mn6La2纳米准晶合金作为细化剂
[0047] 第一步，铝基纳米准晶合金成分的选择。
[0048] 所选铝基纳米准晶应不含有Si、Fe、Cr等对A356. 2合金性能有害的元素。本实施 例选择Al92Mn6La2纳米准晶合金成分。
[0049] 第二步，铝基纳米准晶合金细化剂的制备。
[0050] 按照上述成分选择原则，选择一种纯度不低于99. 99%、厚20 μπκ宽I. 5mm的商业 纳米准晶合金条带（购自安泰科技股份有限公司），该合金中含有大量Al-Mn-La纳米准晶 颗粒相。利用压块机将条带在500MPa压力下压制5秒，制成q>20 mm X 5 mm的圆柱形试 块，以防止熔炼过程中条带上浮，备用。
[0051] 第三步，铝合金熔炼温度的确定及熔炼过程。
[0052] 根据所选铝基纳米准晶合金的差示扫描量热仪（DSC)检测结果，分析铝基纳米准 晶合金的熔化温度在770°C左右，从而确定A356. 2合金的熔炼温度，使得A356. 2合金熔炼 温度比铝基纳米准晶合金的熔化温度高至少20°C，但不低于A356. 2合金的通常熔炼温度 720°C，最终确定铝合金熔炼温度为790°C，保证铝基纳米准晶合金加入A356. 2铝合金后能 够顺利熔解。待A356. 2合金熔化后，取质量分数0.45% (第4组试验）的铝基纳米准晶合 金圆柱试块加入到A356. 2铝合金液中，机械搅拌120s使其充分熔解并分散均匀，将合金液 静置lOmin，除渣后进行浇铸。与此同时，还使用了 0. 30%和0. 60%的细化剂进行试验，分 别记为第5组试验和第6组试验。
[0053] 将第4-6组的试样进行了合金铸态显微组织试验。结果表明，处理之后的a-Al 晶粒得到进一步细化，其平均晶粒尺寸分别为31. 8 μ m、33. 2 μ m和29. 9 μ m。这也表明本发 明的铝合金细化剂比传统铸态细化剂具有更好的效果。
[0054] 上述实施例中所用的原材料和设备均通过公知的途径获得，所用的操作工艺是本 技术领域的技术人员所能掌握的。
【主权项】
1. 一种细化铝合金的方法，其特征在于，使用铝基纳米准晶合金作为铝合金细化剂，来 进行错合金细化； 所述的错基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者Cr; 所述的铝基纳米准晶合金是由：（1)A1 ;(2)Mn和（3)La和/或Ce组成的。2. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝基纳米准晶合金以原子比计由92份 的Al、6份的Mn和2份的稀土元素所组成。3. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的稀土元素是Ce和La中的一种。4. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝合金细化剂是压制成的柱状试块。5. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤： (1) 将待处理铝合金熔化； (2) 将按待处理铝合金的重量计0. 30-0. 60 %的铝合金细化剂加入铝合金熔体中，并 机械搅拌、静置及除渣。6. 权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤（1)中，熔化铝合金的温度比铝基 纳米准晶合金的温度高20-40摄氏度。7. 权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤（2)中，铝合金细化剂的量为按待 处理错合金的重量计0. 45%。8. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝合金是A356. 2铝合金。9. 按照权利要求1-8所述的方法细化加工得到的铝合金。10. 按照权利要求1-9所述的方法细化加工得到的铝合金在铸造车轮中的用途。
【专利摘要】本发明提供一种细化铝合金的方法，其特征在于，使用铝基纳米准晶合金作为铝合金细化剂，来进行铝合金细化；所述的铝基纳米准晶合金不含有Si、Fe或者Cr；所述的铝基纳米准晶合金是由：(1)Al；(2)Mn和(3)La和/或Ce组成的。本发明细化剂选用的是对铝合金细化能力强的含稀土合金，且为纳米准晶，其加入熔体后元素分布比传统合金更加均匀，纳米准晶颗粒大大增加了异质形核质点数量，改善了铝合金的晶粒细化效果。
【IPC分类】C22C21/00, C22C1/02, C22C45/08
【公开号】CN104894408
【申请号】CN201510120867
【发明人】王立生, 王永宁, 朱志华, 刘春海, 李昌海, 阿拉腾, 张振栋, 白帮伟, 赵维民, 王志峰
【申请人】中信戴卡股份有限公司, 河北工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月19日
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