[发明专利]一种变质处理制备过共晶铝硅合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种变质处理制备过共晶铝硅合金的方法。

背景技术

过共晶铝硅合金具有低膨胀性能，高耐磨性，高耐蚀性和良好的导热性，广泛应用于汽车、航空、航天等领域，作为制作关键零部件的材料 发动机活塞、转子等。铝硅过共晶合金中随着硅含量的增大，合金组织中初晶硅与共晶硅的颗粒也逐渐增大，呈现粗大块状初晶硅和长针状共晶硅组织，严重割裂合金基体，降低了过共晶铝硅合金的力学性能，导致切削加工性能变坏，限制了高硅含量的过共晶铝硅合金的使用范围。

发明内容

针对现有含硅较高的过共晶铝硅合金在性能上存在的问题，本发明提供一种变质处理制备过共晶铝硅合金的方法，采用磷铜合金作为变质剂，在制备过程中对铝硅过共晶合金进行细化变质处理，提高合金的综合性能。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将坩埚预热至400±5℃，将Al28Si合金、Al50Cu合金和Al8Ni合金置于坩埚中，升温至720±5℃，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；

2、用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均匀，然后在810±5℃保温15~20min；所述的变质剂为Cu10P合金，变质剂的加入量按Cu10P合金中的P占合金熔体总重量的0.1~0.12%；

3、用钟罩将ZnCl₂压入合金熔体中，在810±5℃保温2~4min除气，然后扒渣，再采用砂型铸造法在770~800℃浇注制成铸坯，其成分按重量百分比为Si20~22%，Cu1.0~2.0%，Ni1.1~1.6%，Mg1.0~1.6%，杂质≤0.6%，余量为Al；ZnCl₂的加入量为合金熔体总重量的0.10~0.12%；

4、将铸坯加热至540±5℃，保温3~5h，然后在60~80℃的水中冷却进行固溶处理，再在190±5℃条件下保温2~4h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金。

上述方法获得的过共晶铝硅合金的的抗拉强度（σb）为20~28kg/mm²，伸长率（δ5）为1.0~1.5%，布氏硬度为129~138HB。

本发明的方法采用铜磷合金作为变质剂，对合金熔体进行变质处理，获得金相组织致密的过共晶铝硅合金铸件，该合金具有热膨胀系数小，体积稳定、收缩率小、流动性好、气密性好、热裂倾向小、密度小、高温强度高、耐磨、耐蚀等优点，其力学性能优于同类过共晶铝合金产品。本发明的方法工艺简单，易于实现工业化，制备成本低，获得的产品尤其适用于发动机活塞，能广泛应用于汽车、航空、航天等领域的关键零部件，解决了目前国内长期存在的该类产品性能差、韧性低、加工难度大的问题。

具体实施方式

本发明实施例中过共晶铝硅合金的的抗拉强度（σb）为20~28kg/mm²，伸长率（δ5）为1.0~1.5%，布氏硬度为129~138HB。

实施例1

将坩埚预热至400±5℃，将Al28Si合金、Al50Cu合金和Al8Ni合金置于坩埚中，升温至720±5℃，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；

用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均匀，然后在810±5℃保温15~20min；所述的变质剂为Cu10P合金，变质剂的加入量按Cu10P合金中的P占合金熔体总重量的0.1~0.12%；

用钟罩将ZnCl₂压入合金熔体中，在810±5℃保温2~4min除气，然后扒渣，再采用砂型铸造法在770~800℃浇注制成铸坯，其成分按重量百分比为Si20~22%，Cu1.0~2.0%，Ni1.1~1.6%，Mg1.0~1.6%，杂质≤0.6%，余量为Al；ZnCl₂的加入量为合金熔体总重量的0.10~0.12%；

将铸坯加热至540±5℃，保温3~5h，然后在60~80℃的水中冷却进行固溶处理，再在190±5℃条件下保温2~4h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金。

实施例2

将坩埚预热至400±5℃，将Al28Si合金、Al50Cu合金和Al8Ni合金置于坩埚中，升温至720±5℃，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；