[发明专利]一种铝铅硅合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体涉及一种铝铅硅合金的制备方法。

背景技术

合金材料由于在材料中存在多种金属元素，因此可以具有不同金属元素的特性，具备了不同金属元素的特性后，扩大了合金材料的性能和使用范围。铜铝合金合金的使用范围很广，可以用于轻工、重工、电子行业等。例如被用来制作弹簧、电子设备的金属部分、五金器材、医疗设备等

Al-Pb合金是一种重要的轴瓦材料，在Al中加入适量的Pb可提高材料的减摩性。它们在液态存在着组元不混溶温度区间，富Pb相液滴自熔体中沉淀析出。由于两液相间的比重差很大，液-液相变期间极易形成相偏析严重乃至两相分层的现象，因此，制备具有弥散型凝固组织的Al-Pb合金极为困难，这限制了Al-Pb合金的工业应用。

发明内容

本发明提供一种铝铅硅合金的制备方法，本发明通过向合金熔体中添加微量的Ni和C，在合金熔体冷却发生液-液相变前，Ni和C以NiC粒子形式自熔体中沉淀析出，从而大幅度形核率；此外通过控制形核的办法来降低合金熔液温度并制备半固态浆料，使合金熔液通过形核通道时被强力搅拌，可以有效抑制初生硅长大，组织均匀、致密度高、膨胀系数低以及导热率高等特点，综合性能优异。

为了实现上述目的，本发明提供了一种铝铅硅合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备铝铅合金基材

采用铸造技术，向Al-Pb合金熔体中添加微量的Ni和C，在合金熔体冷却过程中，于液-液相变前，Ni和C以NiC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的NiC粒子在合金熔体发生液-液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb或Al-Bi合金的获得；

所述Ni和C在熔炼Al-Pb 合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；

所述Ni和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Ni和C的摩尔比例为(1-1.1)：1；

（2）将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％-35％，余量为上述铝铅合金基材；

将上述配料过热到液相线温度以上90-120℃精炼；

将精炼后的合金熔液倒入预热后的定量炉并盖好炉盖；

将定量炉盖顶部的阀门打开，同时打开氩气瓶的阀门，直至炉内的空气完全排尽为止，最后关闭炉盖顶部的阀门和氩气瓶的阀门；

将炉内合金熔液过热到液相线温度以上250-300℃；

将炉内合金熔液在液相线温度以上250-300℃情况下保温0.5-1小时；

用定量泵通过升液管将过热的高温合金熔液输送至控制形核器，控制形核器将高温合金熔液快速冷却至半固态温度区并完成半固态浆料制备；

将得到的半固态浆料直接流变压铸，并做致密化加工，得到产品。

优选的，所述致密化加工具体为：将锭坯放入热等静压设备中，对锭坯进行致密化处理。保护气体为氮气，处理温度为640℃-700℃，压力为120MPa-180MPa，保温5-6小时。冷却后所得材料即为致密度大于99％综合性能优异的铝铅硅合金。

本发明的优点在于，通过向合金熔体中添加微量的Ni和C，在合金熔体冷却发生液-液相变前，Ni和C以NiC粒子形式自熔体中沉淀析出，从而大幅度形核率；此外通过控制形核的办法来降低合金熔液温度并制备半固态浆料，使合金熔液通过形核通道时被强力搅拌，可以有效抑制初生硅长大，组织均匀、致密度高、膨胀系数低以及导热率高等特点，综合性能优异。

具体实施方式

实施例一

采用铸造技术，向Al-Pb合金熔体中添加微量的Ni和C，在合金熔体冷却过程中，于液-液相变前，Ni和C以NiC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的NiC粒子在合金熔体发生液-液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb或Al-Bi合金的获得；

所述Ni和C在熔炼Al-Pb 合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；

所述Ni和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Ni和C的摩尔比例为1.1：1；

将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％，余量为上述铝铅合金基材；将上述配料过热到液相线温度以上90℃精炼；