具体技术细节
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:提供一种高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,包括如下步骤:S1、在低真空熔炼炉中熔炼无锂铝液,其中,熔炼时使用机械真空泵通过冷却盘铜管抽取熔炼炉电阻加热炉体内的空气,直至炉体内达到指定的低真空状态,电阻炉体上设置有冷却水路,同时保证密封圈和炉盖的密封性;
S2、向无锂铝液中吹惰性气体并向无锂铝液中加入锂,熔炼形成铝锂熔体,其中,吹气加锂方法使用氩气将加料斗中的锂颗粒吹入熔体液面下,保证金属锂始终处于惰性气体的保护下,并在熔体液面下熔化,避免了锂在空气环境中烧损;
S3、在低真空超声振动条件下继续熔炼铝锂熔体,对铝锂熔体进行精炼,其中,超声处理方法包括使用变幅杆和超声换能器,超声换能器和变幅杆通过真空波纹管连接在石英玻璃炉盖上,石英玻璃炉盖通过锁紧夹具固定在电阻加热炉上,密封圈使石英玻璃炉盖和电阻加热炉保持良好密封,变幅杆头部插入坩埚中的熔体中,整个超声过程在预设真空度下进行;
S4、开启熔炼炉的炉盖,除去熔体表面的熔渣后将铝锂熔体浇注到模具中进行浇
铸,冷却后形成铝锂合金。
[0007] 优选的,在步骤S1中,熔炼炉的机械真空泵通过冷却盘铜管抽取熔炼炉腔体内的气体,冷却水依次通过冷却水进出口冷却炉盖,不锈钢炉盖通过铰链锁紧夹具连接在电阻加热炉体上,吹气加料管通过球头固定在不锈钢炉盖上,吹气加料管伸入熔炼炉腔体内向熔炼炉腔体内的坩埚中加料进行精炼。
[0008] 优选的,在步骤S1中,打开机械真空泵,抽取熔炼炉炉腔内的空气使熔炼炉炉腔内的气压达到5‑10Pa,向熔炼炉炉腔内充入氩气,氩气气压控制在60‑80kPa,熔炼温度为720~750℃。
[0009] 优选的,熔炼炉的加料斗的上端连接到氩气瓶,加料斗的下端与吹气加料管的上端连接,吹气加料管的下端浸入在坩埚中的铝液内,锂颗粒置于加料斗内通过吹气加料管进入到坩埚中的铝液内。
[0010] 优选的,所述锂颗粒的粒径为1‑5mm,惰性气体为高纯氩气,吹气加料管(7)下端浸入铝液底部,加锂时对料斗(13)施加机械振动使锂颗粒随氩气吹入铝液内。
[0011] 优选的,在步骤S2中,加锂之前使铝液温度降至610 650℃,避免Li元素因温度过~高而发生严重过烧及吸氢氧化,随后温度升至650 720℃。
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[0012] 优选的,在步骤S3中,使用超声振动装置处理铝锂熔体,超声振动装置中的超声换能器和变幅杆通过真空波纹管连接在石英玻璃炉盖上,真空波纹管为可伸缩金属管,石英玻璃炉盖由透明、耐高温的石英玻璃制成,变幅杆可以随真空波纹管上下移动,超声换能器通过线缆与超声控制器连接。
[0013] 优选的,在步骤S3中,所述超声温度为650 700℃,可进行半固态或液态超声精炼~处理,所述超声频率、功率和时间可根据工业化生产中铝液量而匹配,一些实施例中,超声频率为0‑30kHz,超声功率为0‑2000w,超声时间1 3min。
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[0014] 优选的,在步骤S4中,浇铸时的浇铸温度为650 700℃。~
[0015] 本发明的有益效果是:(1)本发明采用惰性气体辅助低真空熔炼技术制备无锂铝液,不同于传统铝合金的非真空熔炼加长时间旋转除气精炼技术,在大大降低无锂铝液中含气量的同时操作更加简单、效率更高,为后续纯锂粒加入提供高质量无锂铝液;(2)本发明在原有技术下,优化了熔炼过程中纯锂粒加入的顺序和温度控制,使用匹配的吹气加料装置,利用惰性气体将纯锂粒通过吹气加料管加入铝液底部,有别于目前非真空熔炼过程中利用铝箔包着锂粒压入铝液的方式,整个加锂粒过程不接触空气而极大降低锂元素的烧损率,同时,加锂粒之前降低铝液温度至半固态区间,以避免Li元素因温度过高而发生严重过烧及吸氢氧化,此外,该吹气加料装置不仅能用于加锂粒,而且可以用于添加第二相增强颗粒,制备铝锂基复合材料;
(3)针对常规超声设备只能在开放的大气环境下进行熔体超声精炼处理的不足,本发明将超声振动与低真空熔炼技术集成一体化,短至1 3min超声精炼处理,有望降低熔~
体中原有含气量和夹渣物、提高熔体均质性的同时避免超声精炼过程中二次吸氢氧化问题,这不同于传统惰性气体旋转喷吹或环保精炼剂等精炼方法,从而为高质量铝锂合金熔体提供一种快速、高效的精炼方法;
(4)采用本发明提供的低真空熔炼‑吹惰性气体加锂‑超声精炼一体化技术,具有操作便利、集成化高、铝液质量好的优点,相比于高真空熔铸法,该技术即克服了现有高真空熔炼过程中无法进行除气除渣等精炼处理的不足,同时避免了高真空熔炼设备只能在真空下重力浇注的局限性,尤其是可以将本发明所得高质量铝锂合金熔体应用于压铸、挤压铸造等新型成形方法,从而促进工业化生产,另外,相比于非真空条件下惰性气体加覆盖剂双重保护熔炼法,本发明可以尽量避免熔体与空气接触而大大减轻吸氢、氧化烧损问题,又解决了缩孔缩松、成分偏析等缺陷,从而获得更高质量铝锂合金。
法律保护范围
涉及权利要求数量6:其中独权1项,从权-1项
1.一种高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、在低真空熔炼炉中熔炼无锂铝液;
S2、向无锂铝液中吹惰性气体并向无锂铝液中加入锂,熔炼形成铝锂熔体;
S3、在低真空超声振动条件下继续熔炼铝锂熔体,对铝锂熔体进行精炼;
S4、开启熔炼炉的炉盖,除去熔体表面的熔渣后将铝锂熔体浇注到模具中进行浇铸,冷却后形成铝锂合金;
在步骤S1中,熔炼炉的机械真空泵(1)通过冷却盘铜管(3)抽取熔炼炉腔体内的气体,冷却水依次通过冷却水进出口(6)冷却炉盖,不锈钢炉盖(8)通过铰链锁紧夹具(10)连接在电阻加热炉体(12)上,吹气加料管(7)通过球头固定在不锈钢炉盖(8)上,吹气加料管(7)伸入熔炼炉腔体内向熔炼炉腔体内的坩埚(11)中加料进行精炼;
在步骤S1中,打开机械真空泵(1),抽取熔炼炉炉腔内的空气使熔炼炉炉腔内的气压达到5‑10Pa,向熔炼炉炉腔内充入氩气,氩气气压控制在60‑80kPa,熔炼温度为720 750℃;
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在步骤S2中,熔炼炉的加料斗(13)的上端连接到氩气瓶(4),加料斗(13)的下端与吹气加料管(7)的上端连接,吹气加料管(7)的下端浸入在坩埚(11)中的铝液内,锂颗粒置于加料斗(13)内通过吹气加料管(7)进入到坩埚(11)中的铝液内。
2.如权利要求1所述的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于,在步骤S2中,所述锂颗粒的粒径为1‑5mm,惰性气体为高纯氩气,吹气加料管(7)下端浸入铝液底部,加锂时对料斗(13)施加机械振动使锂颗粒随氩气吹入铝液内。
3.如权利要求2所述的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于,在步骤S2中,加锂之前使铝液温度降至610 650℃,随后温度升至650 720℃。
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4.如权利要求1所述的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于,在步骤S3中,使用超声振动装置处理铝锂熔体,超声振动装置中的超声换能器(14)和变幅杆(17)通过真空波纹管(15)连接在石英玻璃炉盖(16)上,真空波纹管(15)为可伸缩金属管,石英玻璃炉盖(16)由透明、耐高温的石英玻璃制成,变幅杆(17)可以随真空波纹管(15)上下移动,超声换能器(14)通过线缆与超声控制器(18)连接。
5.如权利要求4所述的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于,在步骤S3中,所述超声温度为650 700℃,超声频率为0‑30kHz,超声功率为0‑2000w,超声时间1~ ~
3min。
6.如权利要求1所述的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法,其特征在于,在步骤S4中,浇铸时的浇铸温度为650 700℃。
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