CN113789454A - 一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 - Google Patents
一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113789454A CN113789454A CN202111065152.6A CN202111065152A CN113789454A CN 113789454 A CN113789454 A CN 113789454A CN 202111065152 A CN202111065152 A CN 202111065152A CN 113789454 A CN113789454 A CN 113789454A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- liquid
- steel
- aluminum alloy
- composite casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/08—Shaking, vibrating, or turning of moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,属于双金属铸造技术领域;步骤为:在铝合金熔体加入Al‑5Ti‑0.5C中间合金并搅拌除气;之后将熔体升温到708℃‑710℃;将预热好的钢基体放入砂型中,将超声装置的振动子进行预热后移到砂型中,开始浇注铝合金熔体;浇注完成后,开启超声振动;超声振动的频率为10KHz‑20KHz,功率为1‑3KW;超声振动的时间为10‑40s;本发明方法有助于界面反应,并形成冶金结合,有效增加铝钢固液界面处的结合强度。
Description
技术领域
本发明属于双金属铸造技术领域,具体涉及一种铝钢固液双金属复合铸造的方法。
背景技术
因为铝钢双金属复合材料既有钢材优良的力学性能还有铝材耐腐蚀,导热好,密度低等优点,在航空、汽车等领域逐渐变得越来越重要,应用越来越广泛。目前铝钢双金属主要的成形方法有:固-液复合铸造,扩散连接,挤压等方法。现有铝-钢双金属固液复合铸造技术利用热浸方法将钢放置在铝液中浸泡,首先形成一层铝-钢双金属界面,然后再将热浸后的钢放置在铸型中,进行浇注成型,无法实现界面完全的冶金结合,界面结合处存在一定的缝隙,造成界面结合强度较低,不能满足人们的使用要求。
现有的铝钢双金属固液复合铸造方法存在的问题有:
1、热浸工艺复杂;
2、钢基体预热温度高,表面容易氧化;
3、铝侧晶粒粗大;
4、不容易实现界面完全的冶金结合;
5、界面处金属间化合物粗大,组织不均匀;
6、界面结合强度低,结合性能差。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提出一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,以提高铝钢固液双金属的界面结合强度,提高双金属的综合性能。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的:
一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,包括以下步骤:
a)将铝合金熔炼为液体,在其中放入Al-5Ti-0.5C中间合金并搅拌除气;Al-5Ti-0.5C中间合金的含量为铝合金重量的4.5-5%。
b)将除完气的铝合金液体放入熔炼炉中升温到708℃-710℃。
c)将预热好的钢基体放入砂型中,将超声装置的振动子进行预热后移到砂型中,开始浇注铝合金液体。
d)浇注完成后,开启超声振动;超声振动的频率为10KHz-20KHz,功率为1-3KW;超声振动的时间为10-40s。
优选的,所述钢基体的预热温度为150℃-250℃;钢基体保温时间为2-3min。
优选的,所述的铝合金液体是将铝合金放入坩埚,并在熔炼炉中进行熔炼,所述熔炼温度为750℃-800℃。
优选的,使用Ar气对铝合金熔体进行除气。
优选的,将除气完成的铝合金熔体升温到710℃后浇注。
优选的,所述振动子的预热温度为660℃-710℃,预热时间为2-3min。
更优的,所述振动子的预热温度为700℃,预热时间为2min。
优选的,所述振动子的没入铝合金熔体的深度为20mm。
优选的,所述铝合金材料为 ZL114A,钢基体材质为45钢。
优选的,超声振动结束后,将振动子移出液面,冷却到室温,得到铝钢双金属复合材料。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为:
1、本发明使用中频感应加热炉加热钢基体,使得钢基体在铝合金浇注之前迅速加热至其预设温度,防止钢基体因长时间加热氧化,阻碍界面结合。
2、加入Al-5Ti-0.5C中间合金,可以细化铝合金晶粒。
3、利用超声波在金属溶液中的空化效应,能够破碎界面氧化膜,促进金属液润湿钢基体,有助于界面反应,并形成冶金结合。起到分散Al-5Ti-0.5C中间合金的作用,以达到双金属更好的结合以及使得双金属结合处的晶粒细化。
4、超声波在金属溶液中产生的声流和空化效应可以破碎枝晶并有助于分散Al-5Ti-0.5C中间合金中的Al3Ti和TiC,促进形核,形成均匀细小的等轴晶粒。
5、利用超声作用,破碎界面处金属间化合物。
6、利用超声和Al-5Ti-0.5C可以获得完全冶金结合且结合处组织细小的界面,增加铝钢固液界面处的结合强度。
7、采用本发明提供的方法浇铸制备铝-钢双金属固液复合材料,复合材料的界面结合强度可达60 MPa,较传统方法制备得到的同类产品结合强度20 MPa,显著提升。
附图说明
图1为本发明所述超声作用下钢基体的应力模拟计算图。
图2为本发明超声作用下熔体内部声压模拟计算图。
图3为实例1采用本发明技术方法制备的制件的微观金相组织与扫描图。
图4为实例2制备的制件的微观金相组织与扫描图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
实施例1
1、制作浇注砂型。
2、将铝合金锭放入坩埚,并在熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为750℃;铝合金材料为 ZL114A,铝硅合金中的一种。
3、将钢基体放入中频感应加热炉中进行预热,预热温度为200℃;钢基体材质为45钢。
4、在铝合金熔体中放入Al-5Ti-0.5C中间合金,并搅拌,用Ar气对铝合金熔体进行除气;Al-5Ti-0.5C中间合金的含量为铝合金锭重量的5%。
5、将振动子放入铝合金熔体中进行预热,预热温度为700℃,预热时间为2min。
6、将预热保温好的钢基体放入砂型中央。
7、振动子预热结束后,将振动子移到砂型中,将之前处理后的铝合金熔体升温至710℃,然后开始浇注铝合金熔体,振动子的没入深度为20mm。
8、浇注完成后,开启超声振动;频率为20KHz,功率为1KW;振动时间为30s。
9、关闭超声振动,将振动子移出液面,冷却到室温,得到铝钢双金属复合材料。铝钢双金属复合材料的结合强度为55MPa。
实施例2
1、制作浇注砂型。
2、将铝合金锭放入坩埚,并在熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为780℃;铝合金材料为 ZL114A,铝硅合金中的一种。
3、将钢基体放入中频感应加热炉中进行预热,预热温度为250℃;钢基体材质为45钢。
4、在铝合金熔体中放入Al-5Ti-0.5C中间合金,并搅拌,用Ar气对铝合金熔体进行除气;Al-5Ti-0.5C中间合金的含量为铝合金锭重量的5%。
5、将振动子放入铝合金熔体中进行预热,预热温度为710℃,预热时间为3min。
6、将预热保温好的钢基体放入砂型中央。
7、振动子预热结束后,将振动子移到砂型中,将之前处理后的铝合金熔体升温至710℃,然后开始浇注铝合金熔体,振动子的没入深度为20mm。
8、浇注完成后,开启超声振动;频率为15KHz,功率为2KW;振动时间为30s。
9、关闭超声振动,将振动子移出液面,冷却到室温,得到铝钢双金属复合材料。铝钢双金属复合材料的结合强度为60MPa。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (10)
1.一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)将铝合金熔炼为液体,在其中放入Al-5Ti-0.5C中间合金并搅拌除气;Al-5Ti-0.5C中间合金的含量为铝合金重量的4.5-5%;
b)将除完气的铝合金液体放入熔炼炉中升温到708℃-710℃;
c)将预热好的钢基体放入砂型中,将超声装置的振动子进行预热后移到砂型中,开始浇注铝合金液体;
d)浇注完成后,开启超声振动;超声振动的频率为10KHz-20KHz,功率为1-3KW;超声振动的时间为10-40s。
2.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述钢基体的预热温度为150℃-250℃;钢基体保温时间为2-3min。
3.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述的铝合金液体是将铝合金放入坩埚,并在熔炼炉中进行熔炼,所述熔炼温度为750℃-800℃。
4.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,使用Ar气对铝合金熔体进行除气。
5.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,将除气完成的铝合金熔体升温到710℃后浇注。
6.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述振动子的预热温度为660℃-710℃,预热时间为2-3min。
7.根据权利要求6所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述振动子的预热温度为700℃,预热时间为2min。
8.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述振动子的没入铝合金熔体的深度为20mm。
9.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,所述铝合金材料为 ZL114A,钢基体材质为45钢。
10.根据权利要求1所述的一种铝钢固液双金属复合铸造的方法,其特征在于,超声振动结束后,将振动子移出液面,冷却到室温,得到铝钢双金属复合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111065152.6A CN113789454A (zh) | 2021-09-11 | 2021-09-11 | 一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111065152.6A CN113789454A (zh) | 2021-09-11 | 2021-09-11 | 一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113789454A true CN113789454A (zh) | 2021-12-14 |
Family
ID=78880119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111065152.6A Pending CN113789454A (zh) | 2021-09-11 | 2021-09-11 | 一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113789454A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114369786A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-19 | 河南科技大学 | 一种铝-钢复合材料及其制备方法 |
CN115141997A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 河南科技大学 | 一种铝钢双金属复合材料及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB763841A (en) * | 1953-02-06 | 1956-12-19 | English Electric Co Ltd | Improvements relating to the casting of aluminium or aluminium alloy on to ferrous metal articles |
CN1944696A (zh) * | 2006-10-19 | 2007-04-11 | 上海大学 | 一种消除铝锭中钛偏析的方法 |
CN103305714A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-09-18 | 重庆大学 | 一种用于铝硅合金的晶粒细化剂及细化铝硅合金熔体的方法 |
US20180207980A1 (en) * | 2015-07-21 | 2018-07-26 | LTW Technology (Tianjin) Co.Ltd | Lightweight hub made of aluminum-steel composite materials |
CN108588515A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-28 | 广东新亚光电缆实业有限公司 | 一种高强高导的铝合金导线及其制备方法 |
CN110791750A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 中北大学 | 一种提高铝-钢双金属固液复合铸造界面结合强度的方法 |
-
2021
- 2021-09-11 CN CN202111065152.6A patent/CN113789454A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB763841A (en) * | 1953-02-06 | 1956-12-19 | English Electric Co Ltd | Improvements relating to the casting of aluminium or aluminium alloy on to ferrous metal articles |
CN1944696A (zh) * | 2006-10-19 | 2007-04-11 | 上海大学 | 一种消除铝锭中钛偏析的方法 |
CN103305714A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-09-18 | 重庆大学 | 一种用于铝硅合金的晶粒细化剂及细化铝硅合金熔体的方法 |
US20180207980A1 (en) * | 2015-07-21 | 2018-07-26 | LTW Technology (Tianjin) Co.Ltd | Lightweight hub made of aluminum-steel composite materials |
CN108588515A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-28 | 广东新亚光电缆实业有限公司 | 一种高强高导的铝合金导线及其制备方法 |
CN110791750A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 中北大学 | 一种提高铝-钢双金属固液复合铸造界面结合强度的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ULTRASONIC INSERT CASTING OF ALUMINUM ALLOY: "ULTRASONIC INSERT CASTING OF ALUMINUM ALLOY", 《SCRIPTA MATER》 * |
付莹: "铸造双金属复层材料制备技术及界面研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114369786A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-19 | 河南科技大学 | 一种铝-钢复合材料及其制备方法 |
CN115141997A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 河南科技大学 | 一种铝钢双金属复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021018203A1 (zh) | 一种非真空下引连铸铜铁合金扁锭的生产工艺 | |
CN113789454A (zh) | 一种铝钢固液双金属复合铸造的方法 | |
CN110284030B (zh) | 一种超声波辅助铸造装置及制造铝锂合金的方法 | |
CN111218579B (zh) | 一种微米SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法 | |
CN110983120A (zh) | 一种300MPa级高强塑非热处理自强化压铸铝合金及制造方法 | |
CN101748299A (zh) | 铸造镁合金的制造方法 | |
CN103691909A (zh) | 一种铝/镁固液复合铸造成型方法 | |
WO2020119502A1 (zh) | 一种滤波腔体的压铸方法 | |
CN111254327B (zh) | 一种高硅铝合金及其铸造方法 | |
CN115094392A (zh) | 一种细晶高致密镍铬铝钇硅合金靶材的制备方法 | |
CN108300917A (zh) | 一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法 | |
CN110983081A (zh) | 一种采用真空熔炼设备制备超低氧白铜的方法 | |
KR101658921B1 (ko) | 압출용 마그네슘 합금 빌렛의 제조방법 | |
CN108531759A (zh) | 一种舰船用铝合金铸锭的铸造工艺 | |
CN113046586A (zh) | 一种Cu-Cr合金及其超声辅助熔炼方法 | |
CN105234356A (zh) | 一种变质剂诱导孕化铝合金半固态浆料的制备方法 | |
CN111001777A (zh) | 一种含铁铝合金的复合场处理及高压挤压成形方法 | |
CN110551929A (zh) | 汽车零件压铸生产工艺 | |
CN114231876B (zh) | 一种二次热浸镀内嵌灰铸铁缸套铝合金缸体及其铸造方法 | |
CN115572883A (zh) | 一种搅拌铸造用SiCp增强铝基复合材料的制备方法 | |
CN112941358B (zh) | 一种石墨烯增强Mg-Al-Zn合金的制备方法 | |
CN112296606B (zh) | 一种真空离心TiAl金属间化合物板材的制备方法 | |
CN108048699A (zh) | 一种含钕和铈的耐腐蚀压铸铝合金的制备方法 | |
CN114959378A (zh) | 一种铝硅合金和铝硅合金的铸件的制备方法 | |
CN212451584U (zh) | 一种刹车盘的立式制造装置及刹车盘的卧式制造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211214 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |