铝合金细化材料及其制备方法和应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910293452.6 (22)申请日 2019.04.12 (71)申请人 安徽信息工程学院 地址 241000 安徽省芜湖市弋江区文津西 路8号 (72)发明人 赵浩峰张椿英于鹏郑建华 (74)专利代理机构 芜湖思诚知识产权代理有限 公司 34138 代理人 崔金 (51)Int.Cl. C22C 1/06(2006.01) C22C 1/03(2006.01) C22C 21/04(2006.01) (54)发明名称 一种铝合金细化材料及其制备方法和应用 (57)摘要。

2、 本发明公开一种铝合金细化材料及其制备 方法和应用， 涉及铝合金变质剂领域。 铝合金细 化材料由如下重量比的原料制成： 氟铝酸钾5 8、 氟铝酸钠711、 磷酸氢二钠水合物3- 5、 氯化钾5-7、 氯化钠4-8、 乙酸钡0.4- 0.8、 硝酸钡3-6、 氟化钐0.2-0.9、 醋酸铝 0.2-0.9、 氯化铝6-8、 锂云母复合物粉15- 20、 余量为纯铝； 将钡、 钠、 锂、 钐四种变质剂依 据其特性进行结合， 采用喷射沉积和挤压煅烧一 步制备结构松散的烧结体， 有效保留了变质活 性， 具有变质潜伏期短， 有效变质时间长， 变质效 果稳定的特点。 锂云母粉可作为变质剂载体除气 除渣， 。

3、其中富含的高硬度物质能显著提升合金硬 度。 权利要求书2页 说明书12页 CN 109988931 A 2019.07.09 CN 109988931 A 1.一种铝合金细化材料， 其特征在于， 由如下原料制成： 氟铝酸钾58wt、 氟铝酸钠7 11wt、 磷酸氢二钠水合物3-5wt、 氯化钾5-7wt、 氯化钠4-8wt、 乙酸钡0.4- 0.8wt、 硝酸钡3-6wt、 氟化钐0.2-0.9wt、 醋酸铝0.2-0.9wt、 氯化铝6-8wt、 锂云 母复合物粉15-20wt、 余量为纯铝； 所述锂云母复合物粉含14-19隐晶质石墨、 36-39含钐复合物、 0.5-0.9碳酸钾， 余量为。

4、锂云母粉； 所述含钐复合物由250280重量份锂云母粉， 3135重量份磷钨酸、 31 37重量份硝酸钐和2000重量份无水乙醇制成。 2.根据权利要求1中所述的一种铝合金细化材料， 其特征在于： 所述氟铝酸钾、 氟铝酸 钠、 磷酸氢二钠水合物、 氯化钾、 氯化钠、 乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝、 隐晶质石 墨、 碳酸钾、 磷钨酸、 硝酸钐、 纯铝的纯度均大于99.9wt， 粒径为100150目； 所述硝酸钐 为六水合硝酸钐； 所述铝合金细化材料中含4.567.65wt稀土钐磷钨酸盐。 3.一种如权利要求1或2所述铝合金细化材料的制备方法， 其特征在于， 包含如下具体 步骤：。

5、 (1)含钐复合物按如下方法制备： 将硝酸钐和磷钨酸称量后分别溶于1000重量份的无 水乙醇， 将硝酸钐乙醇溶液边搅拌边滴加入磷钨酸乙醇溶液中， 完全混合后加入锂云母粉， 在30恒温搅拌30-40h， 60-80真空干燥箱中将乙醇完全挥发， 烘箱烘至绝干， 粉碎后过 50目筛得含钐复合物； (2)锂云母复合物粉的制备： 按照重量比将隐晶质石墨、 含钐复合物、 碳酸钾， 锂云母粉 进行配料， 将全部原料置于行星球磨罐室温研磨混合， 转速150300rpm， 研磨时间30 45min,用酒精润洗球磨罐及罐内的钢球得到浑浊液体， 将该液体置于真空干燥箱中， 待酒 精蒸发完全后将混合粉过150250目。

6、筛得锂云母复合物粉； (3)按重量比称取乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝、 纯铝， 将纯铝锭于石墨坩埚 中加热至740-770， 待纯铝锭完全熔化为铝溶体后将乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯 化铝加入， 并15002000rpm搅拌10min， 静置5min后去除铝熔体表面生成的熔渣； 升高铝熔 体温度至800-820， 搅拌13min后保温， 采用多层喷射沉积板材制备装置制备中间合金 粉末， 喷射沉积制粉参数为： 雾化气体为工业用高压惰性气体， 雾化气体压力35MPa， 垂直 喷射距离为245-330mm， 导液管内径为35mm， 喷射角度为35 45 ， 浇注温度为。

7、730-750 ， 石墨坩埚温度为750-780， 沉积盘水平放置， 沉积盘水平移动速度为1.12.2mm/s， 垂 直下移速度为0.671.14mm/s， 沉积盘每隔35s55s以相同速度作水平往返运动， 直至沉 积层粉末厚度达到1525cm时停止沉积， 自然冷却至室温， 刮去表层13cm厚的粉末， 取沉 积层中间1220cm的粉末得中间合金粉末； (4)将锂云母复合物粉与中间合金粉末全部加入球磨机中球磨， 冷却后的球磨粉末过 200250目筛后备用； 将球磨好的粉末置于直径5070mm的金属圆筒模具中， 1030MPa预 压后， 加压至150250KN， 在150250KN压力下保压38m。

8、in， 换向在相同压力下进行双面 压制， 将压块置于真空烧结炉中， 抽真空度为1910-4Pa， 5080/min升温至450560 ， 保温3060min， 然后在真空下随炉冷却至室温即得铝合金细化材料。 4.根据权利要求3中所述的一种铝合金细化材料的制备方法， 其特征在于： 锂云母粉成 分为： Al2O3为23.9828.34wt， H2O为1.222.09wt， FeO为0.341.08wt， MgO为0.02 0.09wt， CaO为0.321.22wt， TiO20.03wt， K2O为10.1012.45wt， Na2O为0.05 权利要求书 1/2 页 2 CN 10998893。

9、1 A 2 0.25wt， Li2O为3.554.07wt， MnO为0.290.89wt， F为3.204.90wt， Rb2O为 0.290.42wt， Cs2O为0.220.63wt， 余量为SiO2， 所述锂云母粉的粒径为80100目。 5.根据权利要求3中所述的一种铝合金细化材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 (4)中球磨的参数为球料比按10:1的比例添加， 转速为50100r/min， 每隔1530min换向 一次， 球磨时间24h。 6.一种铝合金变质方法， 其特征在于， 采用权利要求1或2中所述铝合金细化材料对 ZLD101A铝合金进行变质处理， 具体步骤如下： (1)将。

10、ZLD101A铝合金在感应炉内熔炼， 调节熔炼温度730-750、 熔炼时间35min； (2)待ZLD101A铝合金完全熔化后， 400800rpm搅拌条件下， 在740-760投入铝合金 细化材料， 加入量为ZLD101A铝合金的1.52.0wt， 并将铝合金细化材料完全压入溶体液 面以下， 随后搅拌4070s， 停止搅拌并静置保温4-14min； 静置保温时对溶体进行超声处 理， 频率为2238kHz， 处理时间为414min， 将熔体降温至720-735后浇铸到铸型中； (3)铸件自然冷却后脱模， 330370固溶55min， 水冷， 100110时效5070h， 空冷 即得铝合金。 。

11、7.根据权利要求6中所述一种铝合金制备方法， 其特征在于： 所述ZLD101A铝合金成分 按重量百分比为Si 6.07.0， Fe 0.020.06， Ti 0.010.02， Mg 0.20.4， Cu 0.06， Mn0.08， Zn0.08， Ca0.02， 杂质总量0.5， 余量为Al。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109988931 A 3 一种铝合金细化材料及其制备方法和应用 技术领域 0001 本发明涉及铝合金变质剂领域， 特别涉及一种铝合金细化材料及其制备方法。 背景技术 0002 铝合金的硅组织由粗大的五瓣星状的初晶硅和长针状的共晶硅组成， 这些形态的 硅相将严重的割裂。

12、Al基体， 在Si相的尖端和棱角处引起应力集中， 合金容易沿晶粒的边界 处， 或者板状Si本身开裂而形成裂纹， 使合金变脆， 机械性能特别是延伸率显著降低， 切削 加工功能也不好。 为了改变硅的存在状态， 提高合金的力学性能， 一般对合金添加变质剂细 化初晶硅和共晶硅。 0003 国内外对铝合金变质剂的研究较多， 常见的变质方法有单独加入一种元素， 也有 加入多种元素以及化合物， 这两种方法都对初晶硅和共晶硅有良好的细化作用。 主要的变 质元素包括磷、 钠、 钡、 稀土及钙， 这些元素可作为单一变质剂， 也可形成复合变质剂， 如硫 磷复合变质剂、 稀土磷复合变质剂、 钡磷复合变质剂、 钠磷复合。

13、变质剂、 碳磷复合变质剂及 钡磷复合变质剂等。 虽然这些单一或复合变质剂有较好的初晶硅细化作用， 但变质的时候 仍然存在着明显的缺点。 0004 以赤磷作为变质剂时， 燃点相对低， 运输和保存困难， 且在细化变质的过程中， 燃 烧剧烈， 造成磷吸收率降低， 产生毒气， 严重污染环境， 其次在熔炼的过程中， 容易产生大量 的反应渣和化合物， 腐蚀炉衬， 增加了铝的损耗。 而以A1-P中间合金变质时， 虽然克服了上 述缺陷， 但是A1-P中间合金由于有毒， 且生产工艺较复杂价格较高， 因此不利于工业化生 产。 钠变质剂对ZLD101A铝合金变质时， 存在吸附毒化作用、 变质时间短等缺点。 钡主要影。

14、响 ZLD101A铝合金中的初晶硅形貌， 对初晶硅的尺寸影响不是很明显。 而且采用钡变质， 由于 钡与氯反应， 不能用氯气或含氯复盐精炼除气。 钡变质还存在容易引起吸气、 价格昂贵等缺 点， 因此工业生产中得不到广泛的应用。 钙变质过程中容易引起吸气， 由于对钙含量要求严 格， 因此工艺难以掌握， 且变质效果不如磷和钠。 稀土作为单一变质剂时细化效果不明显， 须结合和辅助钠和磷等变质剂才可发挥变质作用。 其他复合变质剂也存在变质元素互相抑 制， 产渣产气过多， 精确配比困难等诸多问题。 0005 喷射成形技术的基本原理是采用高压惰性气体将金属液流雾化破碎成大董细小 的液滴， 在其尚未完全凝固之。

15、前， 将其沉积到接收基体上， 通过合理设讨接收基体形状并控 制其运动方式， 可从液态金属直接制取具有快速凝固组织特征的圆锭、 管坯、 板坯、 圆盘等 不同形状的沉积坯件。 熔融金属经导流管流出， 被雾化喷嘴出口的高速气流破碎， 雾柱为细 小的弥散的熔滴射流； 雾化熔滴射流在高速气流动量作用下加速， 并与今流进行强烈的热 交换； 到达沉积表面以前， 小于某一临界尺寸的熔滴凝固成适体颗粒， 较大尺寸的仍然为液 态， 而中间尺寸的熔滴则为含有一定比例液相半凝固颗粒， 这些大大小小凝固程度不同的 熔滴高速撞击沉积表面， 并在沉私表面附着、 铺展、 堆积、 熔合形成一个薄的半液态层后迅 速凝固结晶， 逐。

16、步石积生长成为一个大块沉积坯。 这些熔滴颗粒的尺寸共速度分布随雾化 器的设计、 雾化介质的流速及流量的变化而变化， 而且变化范围很宽。 颗粒的总能在碰撞 说明书 1/12 页 4 CN 109988931 A 4 时， 除一部分继续以亚稳储能被颗粒保留外， 其余部分转变为颗粒的再度升温放热、 变形流 动或传入先期到达的沉积颗粒内随之变形破碎以及热耗散。 最后颗粒被沉积器或先前的沉 积层冷却凝聚。 颗粒在飞行过程中， 熔融雾滴完全固化和熔融雾滴群完全以液态形式存在 的两种极端情况。 第一种情况不能实现紧密的金属键结合， 无法获得沉积体； 第二种情况不 能实现高的冷却速率， 与传统熔铸方式相似， 。

17、无法获得理想的微观组织。 一般来说， 颗粒尺 寸小于5 m， 颗粒在飞行过程中完全固化； 颗粒尺寸大于500 m， 颗粒处于完全液态。 喷射熔 滴群的颗粒尺寸分布应加以控制， 使熔滴由固态、 半固态和液态三部分组成， 通过调整、 控 制工艺参数获得理想的沉积体。 0006 中国发明CN201210245793.4公开了一种铝合金铸造用的长效变质剂， 含有以下质 量浓度的物质： Ba为5-30， B为5-20， P为5-20， 铝为余量。 与现有技术相比， 上述成分 的变质剂， 综合了铝合金变质中Ba、 B、 P等元素的特点。 其中Ba对铝硅合金中初晶硅和共晶 硅具有很好的变质效果， 具有变质长。

18、效性、 无吸气倾向和价格较低的优点。 B、 P细化晶粒作 用很强， 可对铝硅合金金相组织中的Al晶粒起明显细化效果， 同样具有变质长效特性。 该变 质剂不仅对铝合金组织细化 相(铝)和变质共晶Si效果明显， 且成本较铝钡变质剂更低。 0007 上述发明采用钡、 硼、 磷元素于铝形成中间合金作为变质剂， 虽然变质效果明显， 变质时间长， 但无法克服Al-P合金有毒的缺陷， 且中间合金较为致密， 分散较慢， 变质起效 较慢， 潜伏期长， 无法快速有效的对亚共晶铝合金进行变质， 虽然最终可以降低共晶硅的尺 寸， 但长时间的熔炼也容易造成铝的烧损， 改变铝合金组成， 降低力学性能， 且熔炼过程中 无法。

19、省去精炼除气步骤， 降低了铝硅合金生产的效率， 因此需要开发一种既可以高效变质 细化， 又可以除气除渣的多功能铝合金变质材料。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题： 针对目前ZLD101A铝合金熔炼过程中无法同时变质 处理和除渣除气， 及常用变质剂效果不佳和易烧损的问题， 本发明提供一种铝合金细化材 料， 解决上述问题， 同时克服浇铸中间合金变质剂熔解慢、 潜伏期长、 制备工艺难以控制的 缺陷。 0009 为解决上述技术问题， 本发明提供以下的技术方案： 0010 一种铝合金细化材料， 由如下原料制成： 氟铝酸钾58wt、 氟铝酸钠711wt、 磷酸氢二钠水合物3-5wt、 氯化钾5。

20、-7wt、 氯化钠4-8wt、 乙酸钡0.4-0.8wt、 硝酸钡 3-6wt、 氟化钐0.2-0.9wt、 醋酸铝0.2-0.9wt、 氯化铝6-8wt、 锂云母复合物粉15- 20wt、 余量为纯铝； 0011 所述锂云母复合物粉含14-19隐晶质石墨、 36-39含钐复合物、 0.5-0.9碳酸 钾， 余量为锂云母粉； 所述含钐复合物由250280重量份锂云母粉， 3135重量份磷钨酸、 3137重量份硝酸钐和2000重量份无水乙醇制成。 0012 优选地， 所述氟铝酸钾、 氟铝酸钠、 磷酸氢二钠水合物、 氯化钾、 氯化钠、 乙酸钡、 硝 酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝、 隐晶质石墨。

21、、 碳酸钾、 磷钨酸、 硝酸钐、 纯铝的纯度均大于 99.9wt， 粒径为100150目； 所述硝酸钐为六水合硝酸钐； 所述铝合金细化材料中含4.56 7.65wt稀土钐磷钨酸盐。 0013 一种上述铝合金细化材料的制备方法， 包含如下具体步骤： 说明书 2/12 页 5 CN 109988931 A 5 0014 (1)含钐复合物按如下方法制备： 将硝酸钐和磷钨酸称量后分别溶于1000重量份 的无水乙醇， 将硝酸钐乙醇溶液边搅拌边滴加入磷钨酸乙醇溶液中， 完全混合后加入锂云 母粉， 在30恒温搅拌30-40h， 60-80真空干燥箱中将乙醇完全挥发， 烘箱烘至绝干， 粉碎 后过50目筛得含钐。

22、复合物； 0015 (2)锂云母复合物粉的制备： 按照重量比将隐晶质石墨、 含钐复合物、 碳酸钾， 锂云 母粉进行配料， 将全部原料置于行星球磨罐室温研磨混合， 转速150300rpm， 研磨时间30 45min,用酒精润洗球磨罐及罐内的钢球得到浑浊液体， 将该液体置于真空干燥箱中， 待 酒精蒸发完全后将混合粉过150250目筛得锂云母复合物粉； 0016 (3)按重量比称取乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝、 纯铝， 将纯铝锭于石墨 坩埚中加热至740-770， 待纯铝锭完全熔化为铝溶体后将乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸 铝、 氯化铝加入， 并15002000rpm搅拌10m。

23、in， 静置5min后去除铝熔体表面生成的熔渣； 升 高铝熔体温度至800-820， 搅拌13min后保温， 采用多层喷射沉积板材制备装置制备中 间合金粉末， 喷射沉积制粉参数为： 雾化气体为工业用高压惰性气体， 雾化气体压力3 5MPa， 垂直喷射距离为245-330mm， 导液管内径为35mm， 喷射角度为35 45 ， 浇注温度为 730-750， 石墨坩埚温度为750-780， 沉积盘水平放置， 沉积盘水平移动速度为1.1 2.2mm/s， 垂直下移速度为0.671.14mm/s， 沉积盘每隔35s55s以相同速度作水平往返运 动， 直至沉积层粉末厚度达到1525cm时停止沉积， 自然。

24、冷却至室温， 刮去表层13cm厚的 粉末， 取沉积层中间1220cm的粉末得中间合金粉末； 0017 (4)将锂云母复合物粉与中间合金粉末全部加入球磨机中球磨， 冷却后的球磨粉 末过200250目筛后备用； 将球磨好的粉末置于直径5070mm的金属圆筒模具中， 10 30MPa预压后， 加压至150250KN， 在150250KN压力下保压38min， 换向在相同压力下进 行双面压制， 将压块置于真空烧结炉中， 抽真空度为1910-4Pa， 5080/min升温至450 560， 保温3060min， 然后在真空下随炉冷却至室温即得铝合金细化材料。 0018 优选地， 锂云母粉成分为： Al2。

25、O3为23.9828.34wt， H2O为1.222.09wt， FeO 为0.341.08wt， MgO为0.020.09wt， CaO为0.321.22wt， TiO20.03wt， K2O为 10.1012.45wt， Na2O为0.050.25wt， Li2O为3.554.07wt， MnO为0.29 0.89wt， F为3.204.90wt， Rb2O为0.290.42wt， Cs2O为0.220.63wt， 余量为 SiO2， 所述锂云母粉的粒径为80100目。 0019 优选地， 所述步骤(4)中球磨的参数为球料比按10:1的比例添加， 转速为50 100r/min， 每隔153。

26、0min换向一次， 球磨时间24h。 0020 一种铝合金变质方法， 用上述铝合金细化材料对ZLD101A铝合金进行变质处理， 具 体步骤如下： 0021 (1)将ZLD101A铝合金在感应炉内熔炼， 调节熔炼温度730-750、 熔炼时间35min； 0022 (2)待ZLD101A铝合金完全熔化后， 400800rpm搅拌条件下， 在740-760投入铝 合金细化材料， 加入量为ZLD101A铝合金的1.52.0wt， 并将铝合金细化材料完全压入溶 体液面以下， 随后搅拌4070s， 停止搅拌并静置保温4-14min； 静置保温时对溶体进行超声 处理， 频率为2238kHz， 处理时间为4。

27、14min， 将熔体降温至720-735后浇铸到铸型中； 0023 (3)铸件自然冷却后脱模， 330370固溶55min， 水冷， 100110时效5070h， 空冷即得铝合金。 说明书 3/12 页 6 CN 109988931 A 6 0024 优选地， 所述ZLD101A铝合金成分按重量百分比为Si 6.07.0， Fe 0.02 0.06， Ti0.010.02， Mg 0.20.4， Cu0.06， Mn0.08， Zn0.08， Ca 0.02， 杂质总量0.5， 余量为Al。 0025 本发明获得的有益效果： 0026 (1)含钐复合物中的锂云母粉及稀土钐元素能够改变其他原料及。

28、ZLD101A铝合金 中钙、 锌、 铜、 铅等元素形成的有害相的形态和尺寸， 防止杂质相偏析， 同时省去除渣步骤； 稀土钐元素还可辅助提高钠、 钡、 锂变质剂对共晶硅的细化变质效果， 改变组织形态， 提高 改变合金相材料的变质处理效率； 0027 (2)锂云母粉能够有效助除气除渣， 超声波处理溶体也能有效地除气， 防止过共晶 铝合金铸件中产生气孔， 因此本发明中制备的材料在变质处理的同时还可除气除渣， 省去 除渣除气步骤， 提升熔炼效率， 锂云母粉中含有丰富的二氧化硅和氧化铝及氧化锂， 二氧化 硅在熔炼时可与Al反应生成三氧化二铝和硅单质， 三氧化二铝的夹杂可进一步提升合金的 硬度， 而硅单质。

29、可提高合金中共晶硅的含量， 改变合金的组成比例， 进一步提高ZLD101A铝 合金的力学性能。 Li元素的加入又可以补充变质剂的种类和含量， 配合钠， 钡变质剂快速有 效变质。 0028 (3)本发明将锂云母复合物粉、 中间合金粉进行挤压后一次性烧结， 烧结过程中有 多种化合反应， 如氟化钐和硝酸钐与磷钨酸形成稀土钐磷钨酸盐， 石墨与硅元素形成碳化 硅， 二氧化硅与Al形成氧化铝等， 真空条件下， 可消除元素氧化的可能， 挤压过程则进一步 缩小细小原料粉末原料间的距离， 使各元素扩散烧结更为均匀彻底， 化合反应能耗降低， 稀 土钐磷钨酸盐等产率更高。 中间合金的预先熔炼喷粉， 可减少稀土钐磷钨。

30、酸盐和钠等变质 剂在反复煅烧和高温熔炼下的烧损， 最后再加入锂云母复合粉快速挤压烧结， 不仅可以保 留钠、 钡、 Li变质剂的活性， 还可以提高生产效率， 一次完成多种元素的均匀化合或结合。 0029 (4)粉末挤压烧结后， 存在大量疏松多孔结构， 但缔结为一个固态整体， 有利于称 量时的裁切和使用时快速崩解分散于熔体中， 避免粉末加入时飘散和粘附于炉壁等其他物 体上。 0030 (5)碳化硅、 氧化硅、 氧化铝等则作为分散相存在于铝合金细化材料中， 使用时提 高ZLD101A铝合金的硬度； 变质剂在稀土钐的催化下快速发挥变质效果， 潜伏期短， 随着钠 变质剂的烧损， 钡、 Li和稀土钐变质剂。

31、发挥长效变质作用， 达到变质处理效果稳定， 处理有 效时间长且无潜伏期的效果， 经处理以后的合金的力学性能有较为明显提高。 0031 (6)钠变质剂本身具有优良的变质效果， 起效快， 但存在变质时间短， 易烧损的缺 点， 稀土钐本身变质效果不明显， 但可辅助钠和钡、 Li变质剂提高变质效果， 钡、 Li变质剂变 质时间长， 变质效果佳， 但潜伏期长， 可与钠变质剂互补， 三者结合后能够有效细化粗大的 初晶硅和 -Al相， 克服单一变质剂存在的多种缺陷， 具有变质起效快， 孕育时间短， 有效变 质时间范围大， 变质效果稳定的特点， 经处理以后的ZLD101A铝合金中晶体硅相和 -Al相明 显细化。

32、， 晶相粒径可降至20 m左右， 使得合金的力学性能有明显提高。 具体实施方式 0032 下面通过对实施例的描述， 对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明， 以帮 助本领域的技术人员对本发明的发明构思、 技术方案有更完整、 准确和深入的理解。 说明书 4/12 页 7 CN 109988931 A 7 0033 实施例1： 按如下方法制备铝合金细化材料： 0034 一、 原料的准备： 0035 锂云母粉成分为： Al2O3为23.98wt， H2O为1.22wt， FeO为0.34wt， MgO为 0.02wt， CaO为0.32wt， TiO20.03wt， K2O为10.10wt， Na。

33、2O为0.05wt， Li2O为 3.55wt， MnO为0.29wt， F为3.20wt， Rb2O为0.29wt， Cs2O为0.22wt， 余量为SiO2， 锂 云母粉的粒径为80目。 0036 氟铝酸钾、 氟铝酸钠、 磷酸氢二钠水合物、 氯化钾、 氯化钠、 乙酸钡、 硝酸钡、 氟化 钐、 醋酸铝、 氯化铝、 隐晶质石墨、 碳酸钾、 磷钨酸、 硝酸钐、 纯铝的纯度均大于99.9wt， 粒 径为100目； 所述硝酸钐为六水合硝酸钐； 0037 ZLD101A铝合金成分按重量百分比为Si 6.0， Fe 0.02， Ti 0.01， Mg 0.2， Cu0.06， Mn0.08， Zn0.0。

34、8， Ca0.02， 杂质总量0.5， 余量为Al。 0038 二、 铝合金细化材料的制备 0039 (1)含钐复合物按如下方法制备： 将31重量份硝酸钐和31重量份磷钨酸称量后分 别溶于1000重量份的无水乙醇， 将硝酸钐乙醇溶液边搅拌边滴加入磷钨酸乙醇溶液中， 完 全混合后加入250重量份锂云母粉， 在30恒温搅拌30h， 60真空干燥箱中将乙醇完全挥 发， 烘箱烘至绝干， 粉碎后过50目筛得含钐复合物； 0040 (2)锂云母复合物粉的制备： 按照14wt隐晶质石墨、 36wt含钐复合物、 0.5wt 碳酸钾， 余量为锂云母粉进行配料， 将全部原料置于行星球磨罐室温研磨混合， 转速 15。

35、0rpm， 研磨时间30min,用酒精润洗球磨罐及罐内的钢球得到浑浊液体， 将该液体置于真 空干燥箱中， 待酒精蒸发完全后将混合粉过150目筛得锂云母复合物粉； 0041 (3)按重量比称取氟铝酸钾5wt、 氟铝酸钠7wt、 磷酸氢二钠水合物3wt、 氯化 钾5wt、 氯化钠4wt、 乙酸钡0.4wt、 硝酸钡3wt、 氟化钐0.2wt、 醋酸铝0.2wt、 氯 化铝6wt、 余量为纯铝； 将纯铝于石墨坩埚中加热至740， 待纯铝锭完全熔化为铝溶体后 将乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝加入， 并1500rpm搅拌10min， 静置5min后去除铝 熔体表面生成的熔渣； 升高铝熔体。

36、温度至800， 搅拌1min后保温， 采用多层喷射沉积板材 制备装置制备中间合金粉末， 喷射沉积制粉参数为： 雾化气体为工业用高压惰性气体， 雾化 气体压力3MPa， 垂直喷射距离为245mm， 导液管内径为3mm， 喷射角度为35 ， 浇注温度为730 ， 石墨坩埚温度为750， 沉积盘水平放置， 沉积盘水平移动速度为1.1mm/s， 垂直下移速 度为0.67mm/s， 沉积盘每隔35s以相同速度作水平往返运动， 直至沉积层粉末厚度达到15cm 时停止沉积， 自然冷却至室温， 刮去表层1cm厚的粉末， 取沉积层中间12cm的粉末得中间合 金粉末； 0042 (4)将锂云母复合物粉与中间合金粉。

37、末全部加入球磨机中球磨， 球料比按10:1的 比例添加粉末， 转速为50r/min， 每隔15min换向一次， 球磨时间2h。 冷却后的球磨粉末过200 目筛后备用； 将球磨好的粉末置于直径50mm的金属圆筒模具中， 10MPa预压后， 加压至 150KN， 在150KN压力下保压3min， 换向在相同压力下进行双面压制， 将压块置于真空烧结炉 中， 抽真空度为110-4Pa， 50/min升温至450， 保温30min， 然后在真空下随炉冷却至室 温即得铝合金细化材料。 铝合金细化材料中含4.56wt稀土钐磷钨酸盐， 含8.45wt碳化 硅， 氧化铝38.67wt。 0043 用上述铝合金细。

38、化材料对ZLD101A铝合金进行变质处理， 具体步骤如下： 说明书 5/12 页 8 CN 109988931 A 8 0044 (1)将ZLD101A铝合金在感应炉内熔炼， 调节熔炼温度730、 熔炼时间35min； 0045 (2)待ZLD101A铝合金完全熔化后， 400rpm搅拌条件下， 在740投入铝合金细化材 料， 加入量为ZLD101A铝合金的1.5wt， 并将铝合金细化材料完全压入溶体液面以下， 随后 搅拌40s， 停止搅拌并静置保温4min； 静置保温时对溶体进行超声处理， 频率为22kHz， 处 理时间为4min， 将熔体降温至720后浇铸到铸型中； 0046 (3)铸件自。

39、然冷却后脱模， 330固溶55min， 水冷， 100时效50h， 空冷即得铝合 金。 0047 实施例2： 按如下方法制备铝合金细化材料： 0048 一、 原料的准备： 0049 锂云母粉成分为： Al2O3为28.34wt， H2O为2.09wt， FeO为1.08wt， MgO为 0.09wt， CaO为1.22wt， TiO20.03wt， K2O为12.45wt， Na2O为0.25wt， Li2O为 4.07wt， MnO为0.89wt， F为4.90wt， Rb2O为0.42wt， Cs2O为0.63wt， 余量为SiO2， 锂 云母粉的粒径为100目。 0050 氟铝酸钾、 氟。

40、铝酸钠、 磷酸氢二钠水合物、 氯化钾、 氯化钠、 乙酸钡、 硝酸钡、 氟化 钐、 醋酸铝、 氯化铝、 隐晶质石墨、 碳酸钾、 磷钨酸、 硝酸钐、 纯铝的纯度均大于99.9wt， 粒 径为150目； 所述硝酸钐为六水合硝酸钐； 0051 ZLD101A铝合金成分按重量百分比为Si 7.0， Fe 0.06， Ti 0.02， Mg 0.4， Cu0.06， Mn0.08， Zn0.08， Ca0.02， 杂质总量0.5， 余量为Al。 0052 二、 铝合金细化材料的制备 0053 (1)含钐复合物按如下方法制备： 将37重量份硝酸钐和35重量份磷钨酸称量后分 别溶于1000重量份的无水乙醇， 。

41、将硝酸钐乙醇溶液边搅拌边滴加入磷钨酸乙醇溶液中， 完 全混合后加入280重量份锂云母粉， 在30恒温搅拌40h， 80真空干燥箱中将乙醇完全挥 发， 烘箱烘至绝干， 粉碎后过50目筛得含钐复合物； 0054 (2)锂云母复合物粉的制备： 按照19wt隐晶质石墨、 39wt含钐复合物、 0.9wt 碳酸钾， 余量为锂云母粉进行配料， 将全部原料置于行星球磨罐室温研磨混合， 转速 300rpm， 研磨时间45min,用酒精润洗球磨罐及罐内的钢球得到浑浊液体， 将该液体置于真 空干燥箱中， 待酒精蒸发完全后将混合粉过250目筛得锂云母复合物粉； 0055 (3)按重量比称取氟铝酸钾8wt、 氟铝酸钠。

42、11wt、 磷酸氢二钠水合物5wt、 氯 化钾7wt、 氯化钠8wt、 乙酸钡0.8wt、 硝酸钡6wt、 氟化钐0.9wt、 醋酸铝0.9wt、 氯化铝8wt、 余量为纯铝； 将纯铝于石墨坩埚中加热至770， 待纯铝锭完全熔化为铝溶体 后将乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝加入， 并2000rpm搅拌10min， 静置5min后去除 铝熔体表面生成的熔渣； 升高铝熔体温度至820， 搅拌3min后保温， 采用多层喷射沉积板 材制备装置制备中间合金粉末， 喷射沉积制粉参数为： 雾化气体为工业用高压惰性气体， 雾 化气体压力5MPa， 垂直喷射距离为330mm， 导液管内径为5mm，。

43、 喷射角度为45 ， 浇注温度为 750， 石墨坩埚温度为780， 沉积盘水平放置， 沉积盘水平移动速度为2.2mm/s， 垂直下移 速度为1.14mm/s， 沉积盘每隔55s以相同速度作水平往返运动， 直至沉积层粉末厚度达到 25cm时停止沉积， 自然冷却至室温， 刮去表层3cm厚的粉末， 取沉积层中间20cm的粉末得中 间合金粉末； 0056 (4)将锂云母复合物粉与中间合金粉末全部加入球磨机中球磨， 球料比按10:1的 说明书 6/12 页 9 CN 109988931 A 9 比例添加粉末， 转速为100r/min， 每隔30min换向一次， 球磨时间4h。 冷却后的球磨粉末过 250。

44、目筛后备用； 将球磨好的粉末置于直径70mm的金属圆筒模具中， 30MPa预压后， 加压至 250KN， 在250KN压力下保压8min， 换向在相同压力下进行双面压制， 将压块置于真空烧结炉 中， 抽真空度为910-4Pa， 80/min升温至560， 保温60min， 然后在真空下随炉冷却至室 温即得铝合金细化材料。 铝合金细化材料中含7.65wt稀土钐磷钨酸盐， 含10.41wt碳化 硅， 氧化铝40.22wt。 0057 用上述铝合金细化材料对ZLD101A铝合金进行变质处理， 具体步骤如下： 0058 (1)将ZLD101A铝合金在感应炉内熔炼， 调节熔炼温度750、 熔炼时间35m。

45、in； 0059 (2)待ZLD101A铝合金完全熔化后， 800rpm搅拌条件下， 在760投入铝合金细化材 料， 加入量为ZLD101A铝合金的2.0wt， 并将铝合金细化材料完全压入溶体液面以下， 随后 搅拌70s， 停止搅拌并静置保温14min； 静置保温时对溶体进行超声处理， 频率为38kHz， 处理 时间为14min， 将熔体降温至735后浇铸到铸型中； 0060 (3)铸件自然冷却后脱模， 370固溶55min， 水冷， 110时效70h， 空冷即得铝合 金。 0061 实施例3： 按如下方法制备铝合金细化材料： 0062 一、 原料的准备： 0063 锂云母粉成分为： Al2O。

46、3为26.12wt， H2O为1.69wt， FeO为0.75wt， MgO为 0.05wt， CaO为0.81wt， TiO20.03wt， K2O为11.33wt， Na2O为0.14wt， Li2O为 3.84wt， MnO为0.57wt， F为4.11wt， Rb2O为0.35wt， Cs2O为0.41wt， 余量为SiO2， 锂 云母粉的粒径为90目。 0064 氟铝酸钾、 氟铝酸钠、 磷酸氢二钠水合物、 氯化钾、 氯化钠、 乙酸钡、 硝酸钡、 氟化 钐、 醋酸铝、 氯化铝、 隐晶质石墨、 碳酸钾、 磷钨酸、 硝酸钐、 纯铝的纯度均大于99.9wt， 粒 径为130目； 所述硝酸钐为。

47、六水合硝酸钐； 0065 ZLD101A铝合金成分按重量百分比为Si 6.5， Fe 0.04， Ti 0.015， Mg 0.3， Cu0.06， Mn0.08， Zn0.08， Ca0.02， 杂质总量0.5， 余量为Al。 0066 二、 铝合金细化材料的制备 0067 (1)含钐复合物按如下方法制备： 将35重量份硝酸钐和33重量份磷钨酸称量后分 别溶于1000重量份的无水乙醇， 将硝酸钐乙醇溶液边搅拌边滴加入磷钨酸乙醇溶液中， 完 全混合后加入265重量份锂云母粉， 在30恒温搅拌35h， 70真空干燥箱中将乙醇完全挥 发， 烘箱烘至绝干， 粉碎后过50目筛得含钐复合物； 0068 。

48、(2)锂云母复合物粉的制备： 按照16.5wt隐晶质石墨、 37.5wt含钐复合物、 0.7wt碳酸钾， 余量为锂云母粉进行配料， 将全部原料置于行星球磨罐室温研磨混合， 转 速225rpm， 研磨时间38min,用酒精润洗球磨罐及罐内的钢球得到浑浊液体， 将该液体置于 真空干燥箱中， 待酒精蒸发完全后将混合粉过200目筛得锂云母复合物粉； 0069 (3)按重量比称取氟铝酸钾6.5wt、 氟铝酸钠9wt、 磷酸氢二钠水合物4wt、 氯 化钾6wt、 氯化钠6wt、 乙酸钡0.6wt、 硝酸钡4.5wt、 氟化钐0.55wt、 醋酸铝 0.55wt、 氯化铝7wt、 余量为纯铝； 将纯铝于石墨。

49、坩埚中加热至755， 待纯铝锭完全熔 化为铝溶体后将乙酸钡、 硝酸钡、 氟化钐、 醋酸铝、 氯化铝加入， 并1750rpm搅拌10min， 静置 5min后去除铝熔体表面生成的熔渣； 升高铝熔体温度至810， 搅拌2min后保温， 采用多层 说明书 7/12 页 10 CN 109988931 A 10 喷射沉积板材制备装置制备中间合金粉末， 喷射沉积制粉参数为： 雾化气体为工业用高压 惰性气体， 雾化气体压力4MPa， 垂直喷射距离为285mm， 导液管内径为4mm， 喷射角度为40 ， 浇注温度为740， 石墨坩埚温度为765， 沉积盘水平放置， 沉积盘水平移动速度为 1.65mm/s， 。

50、垂直下移速度为0.9mm/s， 沉积盘每隔45s以相同速度作水平往返运动， 直至沉积 层粉末厚度达到20cm时停止沉积， 自然冷却至室温， 刮去表层2cm厚的粉末， 取沉积层中间 16cm的粉末得中间合金粉末； 0070 (4)将锂云母复合物粉与中间合金粉末全部加入球磨机中球磨， 球料比按10:1的 比例添加粉末， 转速为75r/min， 每隔25min换向一次， 球磨时间3h。 冷却后的球磨粉末过230 目筛后备用； 将球磨好的粉末置于直径60mm的金属圆筒模具中， 20MPa预压后， 加压至 200KN， 在200KN压力下保压5.5min， 换向在相同压力下进行双面压制， 将压块置于真空。