[发明专利]一种过共晶铝硅合金变质剂及应用

说明书

本发明属于有色金属材料技术领域，具体涉及一种过共晶铝硅合金变质剂及应用。本发明所述变质剂含Be元素。其较佳应用工艺为：将过共晶铝硅合金熔体过热至750～850℃，然后将Be变质剂压入过热合金熔体中，充分搅拌，保温30～60min，再精炼除气，静置保温10～15min后浇注成铸件或铸锭，浇注温度为740～800℃，冷却速度为50～100℃/s。该变质剂使硅含量为15～25％的过共晶铝硅合金中初晶硅平均尺寸细化至30μm以下，且分布均匀，综合力学性能显著提高，有效促进过共晶铝硅合金的应用。

技术领域

本发明属于有色金属材料技术领域，具体涉及一种过共晶铝硅合金变质剂及应用。

背景技术

过共晶铝硅合金因其良好的耐磨性、耐腐蚀性、低膨胀系数及优良的力学性能和铸造性，是制造摩托车、汽车发动机活塞等耐磨耐热部件的理想材料。但是未经过变质处理的过共晶铝硅合金组织中常含有粗大板片状初晶硅，将严重割裂基体，显著降低合金的强度和韧性，尤其是合金的塑性很差，延伸率一般在1％以下，很难满足生产和使用的要求。因此，在熔炼过程中必须采取有效的变质剂和处理工艺，使过共晶铝硅合金中的粗大初晶硅细化到一定程度。

在工业生产中，一般采用P变质处理细化初晶硅，主要以磷盐、赤磷或Cu-P、Al-P中间合金等形式加入，其变质机制为：P元素与Al形成AlP化合物，其晶体结构和晶格常数与硅晶体相近，可起到异质形核的作用，从而达到细化初晶硅的效果。但是，此类变质剂存在许多问题，例如磷盐、赤磷在加入时会产生P₂O₅有毒气体，危害工人健康，造成环境污染；最重要的是，加入P易造成铝熔体吸气，使铸件或铸锭内部产生气孔、疏松等缺陷。相关研究表明，稀土(RE)元素也能细化初晶硅，但高纯度稀土价格较昂贵，成本较高。Sr、Na、S等元素对铝硅合金中初晶硅均有一定的细化作用，但Sr主要对共晶硅进行细化，对初晶硅的影响十分有限，Na易产生飞溅，S会产生有毒气体SO₂，在工业生产中均受到限制。

过共晶铝硅合金是一种优良的耐磨耐热材料，广泛应用于制造发动机活塞、活塞连杆、旋片式空压机转子滑片等领域，但其组织中常含有粗大的板块状初晶硅，尺寸在100μm以上。正是由于这些粗大初晶硅的存在，将严重割裂基体，明显降低合金的力学性能，使合金的强度和韧性下降。

上述变质剂，在处理共晶铝硅合金时，很难将初晶硅细化到理想程度。到目前为止，采用Be对过共晶铝硅合金进行变质处理尚无报道。

发明内容

为解决过共晶铝硅合金中初晶硅粗大的问题，本发明提供一种用于过共晶铝硅合金的新型变质剂及应用方法。

本发明一种过共晶铝硅合金变质剂；所述变质剂含Be元素。

本发明一种过共晶铝硅合金变质剂；所述含Be变质剂由Cu和Be组成，其中Be的质量百分数为1～5％、优选为1.5～3.5％、进一步优选为2％。

本发明一种过共晶铝硅合金变质剂的应用；其应用包括将所述变质剂用于处理过共晶铝硅合金。

本发明一种过共晶铝硅合金变质剂的应用；所述过共晶铝硅合金中Si含量为15～25wt％。

本发明一种过共晶铝硅合金变质剂的应用；包含下述步骤：

步骤一

将过共晶铝硅合金熔化，并使熔体过热至750～850℃；

步骤二

将变质剂压入步骤一所得过热熔体中，加入量为熔体重量的0.5～4.0％，搅拌，保温30～60min，然后加入精炼剂进行除气精炼，再保温10～15min；

步骤三

将经过步骤二处理的过共晶铝硅合金熔体浇注成零件或铸锭，浇注温度为740～800℃，冷却速度为50～100℃/s。