CN108559882A - 高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置。本发明提出的提供屈服强度压铸铝合金，该屈服强度压铸铝合金在具备良好铸造性能、力学性能以及热处理性能的同时，还具备较高的屈服强度，冶炼该成份合金的关键装置包括熔炼炉、永磁搅拌磁铁和永磁隔板，永磁隔板靠近熔炼炉底部，位于永磁搅拌磁铁上方，永磁隔板的磁化方向垂直于永磁隔板的平面，永磁隔板的面积小于熔炼炉的底部的面积，永磁隔板的磁场强度小于永磁搅拌磁铁的磁场强度，永磁隔板部分填充熔炼炉和永磁搅拌磁铁之间的空间，提供一个在空间上的非均匀磁场和时间上的脉冲磁场，通过这个空间上的非均匀磁场和时间上的脉冲磁场,造成金属液体内部受到一个不均匀的驱动力，形成浪涌的效果。

Description

高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，更具体的说是高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置。

背景技术

铝合金是常见的轻质金属材料，它广泛应用于汽车、船舶、航天、机械、通信等工业中，它具有加工性能好、质量轻、节能等特点。随着汽车工业的不断发展，汽车轻量化和能源低消耗的要求已经成为汽车制造业的一大趋势，作为轻量化首先材料的铝合金在汽车上的需求量也不断扩大。应用于汽车的铝合金零部件大多采用铸造成型，因铸造相对于其它加工方式，其金属利用率高，尺寸精度高，可生产形状复杂的部件，具有优良的机械性能和物理性能。目前的汽车发动机、轮辋等多采用铸造铝合金进行生产制造，这样有利于解决散热，可延长零部件本身和与之直接接触的零配件的使用寿命，但是，现有的铸造铝合金的屈服强度性能不够理想，限制了汽车的高速化和高功率化的发展，为了满足快速发展的需求，研制一种屈服强度压铸铝合金很有必要。

现有的铸造铝合金的由于需要添加多种稀土元素，各种元素在加入过程中的扩散性也不同，因此需要用永磁搅拌进行混合，为了提升混合效率，需要开发出一种相配合的能够加快元素混合的装置，得到高性能、匀质的铝合金材料。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供屈服强度压铸铝合金，该屈服强度压铸铝合金在具备良好铸造性能、力学性能以及热处理性能的同时，还具备较高的屈服强度，使得铝合金的屈服强度性能好，同时采用一套相配合的能够加快元素混合的装置，得到高性能、匀质的铝合金材料。

本发明提出高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其中高屈服强度铝合金配方，其按重量百分比计：

Si：0.3%～9%；Fe：0.6～1.3%；Cu：0.1～2.5%；Mn：0～1.8%；Mg：0～1.5%；Ni：0～0.7%；Ti：0～0.1%；Sb：0～0.1%；Zn：2～19%；Pb：0～0.01%；余量为Al。

其中冶炼关键装置包括熔炼炉、永磁搅拌磁铁和永磁隔板，永磁隔板靠近熔炼炉底部，位于永磁搅拌磁铁上方，永磁隔板的磁化方向垂直于永磁隔板的平面，永磁隔板的面积小于熔炼炉的底部的面积，永磁隔板的磁场强度小于永磁搅拌磁铁的磁场强度。

更好地，上述的永磁隔板呈扇形，所述扇形的圆心角为10度到180度。

更好地，上述的永磁隔板呈方形。

更好地，上述的永磁隔板呈菱形、椭圆形、三角形或不规则形状。

更好地，上述的永磁隔板的厚度不均匀，永磁隔板边缘的厚度小于永磁隔板中间的厚度。

更好地，上述的永磁隔板的材料为钕铁硼永磁体，永磁隔板的材料磁场强度为永磁搅拌磁铁的磁场强度的百分之五到百分之十五。

本发明高屈服强度铝合金配方的有益效果为：

该高导热压铸铝合金在具备良好铸造性能、力学性能以及热处理性能的同时，还具备较高的屈服强度率，使得铝合金的屈服强度性能好。

本发明的冶炼关键技术的工作原理和有益效果为：

本发明的技术中，永磁隔板部分填充熔炼炉和永磁搅拌磁铁之间的空间，提供一个在空间上的非均匀磁场和时间上的脉冲磁场，通过这个空间上的非均匀磁场和时间上的脉冲磁场,造成金属液体内部受到一个不均匀的驱动力，形成浪涌的效果，从空间上来说，具体过程是这样的，以永磁隔板呈扇形为例，假设初始状态的时候永磁隔板的南极朝下，北极朝上，此时永磁搅拌磁铁的南极转动过来，由于永磁搅拌磁铁的磁场强度大于永磁隔板的磁场强度, 永磁隔板被磁化，变成北极朝下，南极朝上，由于得到永磁隔板磁场的加强，永磁隔板正上方的金属液体处于一个更大的磁场驱动下，此时旋转的金属流体在永磁隔板的位置（永磁搅拌磁铁的南极此时刚好位于永磁隔板的正下方），相对于永磁搅拌磁铁的北极的位置，受到更大的磁场驱动，这种不平衡驱动就会导致金属流体的变形和压缩，在金属流体表面形成明显的涌浪，另外，从时间上来说，在永磁搅拌磁铁的南极转动过来的过程中，永磁隔板原来的极性是南极朝下，北极朝上，和转动过来的永磁搅拌磁铁的南极的极性相反，在被转动过来的永磁搅拌磁铁的南极磁化之前，永磁隔板上方的金属液体感受到的磁场小于永磁搅拌磁铁的南极本身的磁场强度，在磁化后，永磁隔板上方的金属液体能够感受到的磁场的瞬间增大，也就是脉冲磁场，脉冲磁场的出现，使得永磁隔板上方的金属液体受到瞬间增大的驱动，导致金属流体的变形和压缩，在金属流体表面形成明显的涌浪。当永磁搅拌磁铁的南极转动离开以后，永磁隔板的极性是北极朝下，南极朝上，当永磁搅拌磁铁的北极转动过来的过程中，又会重复上述的过程，在空间上的产生非均匀磁场，在时间上产生脉冲磁场。永磁隔板的厚度不均匀，永磁隔板边缘的厚度小于永磁隔板中间的厚度，这是为了减少永磁搅拌磁铁的驱动装置受力不均匀的冲击，由于永磁隔板的磁极和永磁搅拌磁铁靠近过程中的磁极相反，永磁搅拌磁铁会受到一个排斥力，导致驱动装置的驱动电流出现一个陡增，这样会瞬间增大传动***、驱动电路和控制***的负载，而当永磁隔板的磁极反转并且和永磁搅拌磁铁的磁极一致的时候，永磁搅拌磁铁受到的排斥力瞬间消失，这样会瞬间降低传动***、驱动电路和控制***的负载，为了减少这种瞬间陡增陡降的变化对传动***、驱动电路和控制***的冲击，永磁隔板边缘的厚度小于永磁隔板中间的厚度，让永磁隔板边缘的磁场强度小于永磁隔板中间的磁场强度，让永磁搅拌磁铁感受到的排斥力呈现一个由小到大的渐变过程，为传动***形变、驱动电路调整和控制***调整提供一个渐变缓冲，进而降低损耗，延长保修保养间隔时间，永磁隔板呈菱形、椭圆形、三角形或不规则形状也是出于这个原因。以永磁隔板呈菱形为例，菱形尖端的永磁隔板的面积小，相应位置的永磁隔板的磁场小，因此可以让永磁搅拌磁铁感受到的排斥力呈现一个由小到大的渐变过程，同样达到相同的效果。

附图说明

图1为涌浪式永磁搅拌装置的垂直截面示意图；

图2为实施例1中的永磁隔板的水平截面示意图；

图3为实施例1中的永磁隔板的垂直截面示意图；

图4为实施例2中的永磁隔板的水平截面示意图；

图5为实施例3中的永磁隔板的水平截面示意图；

图6为实施例4中的永磁隔板的水平截面示意图；

图7为实施例5中的永磁隔板的水平截面示意图；

图8为实施例6中的永磁隔板的水平截面示意图；

图9为实施例1中的成份；

图10为图9中各个样品的检测结果：

图11显示图9中各个样品的检测数据：

图中：1-熔炼炉，2-永磁搅拌磁铁，3-永磁隔板，4-永磁搅拌磁铁的转动中心轴线，5-永磁搅拌磁铁的磁极的几何中心线，6-转动的永磁搅拌磁铁的磁极的几何中心线在水面方向划出的圆形线。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供的高屈服强度铝合金的配方，其按重量百分比计：

Si：0.3%～9%；Fe：0.6～1.3%；Cu：0.1～2.5%；Mn：0～1.8%；Mg：0～1.5%；Ni：0～0.7%；Ti：0～0.1%；Sb：0～0.1%；Zn：2～19%；Pb：0～0.01%；余量为Al。

本实施例的冶炼关键技术包括涌浪式永磁搅拌装置，包括熔炼炉1、永磁搅拌磁铁2和永磁隔板3，永磁隔板3靠近熔炼炉1底部，位于永磁搅拌磁铁2上方，永磁隔板3的磁化方向垂直于永磁隔板3的平面，永磁隔板3的面积小于熔炼炉1的底部的面积，永磁隔板3的磁场强度小于永磁搅拌磁铁2的磁场强度。图2所示的永磁隔板呈扇形，扇形的圆心角为10度到180度，图3所示的永磁隔板的厚度不均匀，永磁隔板边缘的厚度小于永磁隔板中间的厚度。

实施例2：

图4所示的永磁隔板呈方形，其余参数和实施例1相同。

实施例3：

图5所示的永磁隔板呈菱形，其余参数和实施例1相同。

实施例4：

图6所示的永磁隔板呈椭圆形，其余参数和实施例1相同。

实施例5：

图7所示的永磁隔板呈三角形，其余参数和实施例1相同。

实施例6：

图8所示的永磁隔板呈不规则形状，其余参数和实施例1相同。

实施例7：

永磁隔板的材料为钕铁硼永磁体，永磁隔板的材料磁场强度为永磁搅拌磁铁的磁场强度的百分之五到百分之十五，其余参数和实施例1相同。

实施例测试结果：图9显示实施例1中的成份，图10显示图9中各个样品的检测结果：图11显示图9中各个样品的检测数据。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于：所述的高屈服强度铝合金配方的重量百分比计：

Si：0.3%～9%；Fe：0.6～1.3%；Cu：0.1～2.5%；Mn：0～1.8%；Mg：0～1.5%；Ni：0～0.7%；Ti：0～0.1%；Sb：0～0.1%；Zn：2～19%；Pb：0～0.01%；余量为Al;

所述的冶炼关键装置包括熔炼炉、永磁搅拌磁铁和永磁隔板，所述的永磁隔板靠近熔炼炉底部，位于永磁搅拌磁铁上方，所述的永磁隔板的磁化方向垂直于永磁隔板的平面，所述的永磁隔板的面积小于熔炼炉的底部的面积，所述的永磁隔板的磁场强度小于永磁搅拌磁铁的磁场强度。

2.根据权利要求1 所述的高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于，所述的永磁隔板呈扇形，所述扇形的圆心角为10度到180度。

3.根据权利要求1 所述的高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于，所述的永磁隔板呈方形。

4.根据权利要求1 所述的高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于，所述的永磁隔板呈菱形、椭圆形、三角形或不规则形状。

5.根据权利要求1 所述的高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于，所述的永磁隔板的厚度不均匀，永磁隔板边缘的厚度小于永磁隔板中间的厚度。

6.根据权利要求1 所述的高屈服强度铝合金的配方及其冶炼关键装置，其特征在于，所述的永磁隔板的材料为钕铁硼永磁体，所述的永磁隔板的材料磁场强度为永磁搅拌磁铁的磁场强度的百分之五到百分之十五。