專利名稱：一種非樹枝晶鋁合金的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種非樹枝晶鋁合金的制備方法，特別是非樹枝晶鋁合金金屬坯料的制備方法。
非樹枝晶金屬成形(半固態成形)是融合了鑄造和鍛造工藝特點的金屬制造方法，該方法具有節約能源、延長模具壽命、提高產品質量和性能及便于大規模自動化生產之優點。非樹枝晶金屬成形的前提是必須先生產出非樹枝晶組織的金屬坯料，這種坯料的組織與常規鑄造所得的樹枝晶狀組織不同，其初生相具有顆粒狀即非樹枝晶狀的特點，使其在固液兩相區具有良好的觸變性能，在一定的剪切作用下，其粘度急劇下降，從而可利用普通的壓鑄、擠壓、模鍛、注射等成形方法實現半固態金屬成形。現有制備非樹枝晶金屬的方法有兩類。其一是在液態金屬的凝固過程中進行強烈攪動，使凝固過程中易于形成的初生固相的樹枝晶網絡骨架被打碎，而保留分散、均勻的顆粒狀組織形貌，得到半固態金屬。如美國專利3902544(1975)提出了一種采用機械攪拌來制備非樹枝晶金屬的方法；美國專利3995678(1976)也提出了采用電磁攪拌又稱磁流體力學法(MHD)來制備非樹枝晶金屬的方法。其二是對具有普通樹枝晶組織的鑄錠施加作用力，使其產生形變，并在隨后的熱處理過程中使初生相轉變為顆粒狀，從而得到非樹枝晶金屬。例如美國專利4.415.374(1983)提出了應變誘導熔化激活法(Strain Induced MeltActivation S1MA)制備非樹枝晶金屬。上述方法一的不足是，機械攪拌設備龐大，且在金屬凝固過程中攪拌器與金屬液始終有接觸，易造成金屬液污染；電磁攪拌雖克服了機械攪拌的不足，但電能消耗較大，設備也較復雜。上述方法二的不足是生產成本昂貴，僅適合生產小尺寸的坯料。
本發明的目的是提供一種非樹枝晶鋁合金的制備方法，它具有工藝簡單、操作方便、成本低和不受坯料尺寸限制之優點。
為實現上述目的，本發明是這樣實現的鋁合金經常規的熔化、去渣、除氣、精煉后，在處于650-720℃之間溫度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入晶粒度為50-300nm的Al-Si合金粉末，Al-Si合金粉末，由Al粉和Si粉按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例混合后經常規機械合金化而成，再進行攪拌使Al-Si合金粉末均勻分布在母液中，經自然冷卻至室溫即可獲得非樹枝晶鋁合金。
上述Al-Si合金粉末的最佳配比為Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt的比例混合。
本發明由于僅需在鋁合金母液中加入Al-Si合金粉末，即可方便的獲得非樹枝晶鋁合金，既克服了原有方法中機械攪拌設備龐大、易污染、電能消耗較大、生產成本昂貴和受坯料尺寸限制的不足，又具有工藝簡單、操作方便、金屬液無污染、不受坯料尺寸限制和成本低之優點。此外，本發明還具有細化初生相和共晶組織的作用，既可制備非樹枝晶鋁合金，又可細化常規鋁合金鑄造過程中的晶粒，使材料性能進一步提高，并可與流變鑄造相結合，以提高流變鑄造工藝的實用性和可靠性。
下面給出本發明的實施例及工藝流程圖，并作進一步說明

圖1、為本發明的工藝流程圖；圖2、為本發明獲得的ZL101A合金的組織形貌圖；圖3、普通的ZL101A合金的組織形貌圖。
按圖1所示，Al粉和Si粉，按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例稱重配料，其最佳配比為Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt，然后進行機械合金化，用X射線衍射測定Al-Si合金粉末的晶粒度，得到晶粒度為50-300nm的Al-Si合金粉末，即同質Al-Si促變形核劑。普通的ZL101A合金經過常規的熔化、去渣、除氣、精煉處理后，在處于650-720℃之間溫度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入上述同質Al-Si促變形核劑，經簡單攪拌后使其均勻分布在母液中，然后進行澆注、自然冷卻至室溫，即可獲得非樹枝晶鋁合金料坯。
圖2是采用圖1的工藝流程獲得的ZL101A合金的組織形貌圖，在圖2中白色部分為初生α-Al相，呈現出玫瑰花形和橢圓形的混合形態，黑色部分為共晶Si組織，呈較細小的針狀和片狀，即在形成半固態合金的同時共晶組織也得到了細化，使材料性能進一步提高。
圖3是普通的ZL101A合金的組織形貌圖，在圖3中白色部分為初生α-Al相，呈現明顯的發達的樹枝晶狀組織，黑色部分為共晶組織，呈針狀和片狀。
權利要求
1.一種非樹枝晶鋁合金的制備方法，包括鋁合金經常規的熔化、去渣、除氣、精煉后，其特征在于在處于650-720℃之間溫度的母液中按0.1-2.0％wt的比例加入晶粒度為50-300nm的Al-Si合金粉末，Al-Si合金粉末由Al粉和Si粉按Al粉15-85％wt，Si粉85-15％wt的比例混合后經常規機械合金化而成，再進行攪拌使Al-Si均勻分布在母液中，經自然冷卻至室溫。
2.據權利要求1所述的一種非樹枝晶鋁合金的制備方法，其特征在于Al-Si合金粉末，由Al粉和Si粉按Al粉40-60％wt，Si粉60-40％wt的比例混合而成。
全文摘要
本發明涉及一種非樹枝晶鋁合金的制備方法,特別是非樹枝晶鋁合金金屬坯料的制備方法。包括鋁合金經常規的熔化、去渣、除氣、精煉后,在處于650－720℃之間溫度的母液中按0.1－2.0%wt的比例加入晶粒度為50－300nm的Al－Si合金粉末,再進行攪拌使Al－Si均勻分布在母液中,經冷卻至室溫即可獲得非樹枝晶鋁合金。本發明的優點是:工藝簡單、操作方便和成本低,可細化鋁合金鑄造中的晶粒,提高流變鑄造的實用性和可靠性。
文檔編號C22C1/03GK1363707SQ0110511
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月9日 優先權日2001年1月9日
發明者許珞萍, 邵光杰, 戴宗琳, 朱明原, 史文 申請人:上海大學