[发明专利]一种快速凝固法制备高硅铝合金的方法

说明书

本发明提供一种快速凝固法制备高硅铝合金的方法、制成的合金粉末或压材及其应用，所述方法制备合金的原料由40～55重量份硅、44～59重量份金属铝、0.2～0.5重量份稀土元素和0.08～0.2重量份金属钯组成；所述方法包括将所述原料熔融，形成铝‑硅‑稀土‑钯熔融液并通过雾化系统快速凝固所述铝‑硅‑稀土‑钯熔融液，获得高硅铝合金粉末。通过本发明所述方法可以增强高硅铝合金在常温下的韧度，提升其在高温下的力学性能。

技术领域

本发明涉及硅铝合金领域，具体而言，涉及一种快速凝固法制备高硅铝合金的方法。

背景技术

硅铝合金由于具有良好的耐磨性、热稳定性、低热膨胀系数以及优良的铸造性能和焊接性能，一直被认为是一种理想的耐磨耐热功能合金材料，在汽车、电子、航空航天、铁路运输业等领域得到广泛应用。而随着现代工业的发展，对铝硅合金的性能提出更高要求，需要进一步提高耐磨性、耐热性，降低线性收缩率及密度。

目前，提升硅铝合金上述性能的主要方式是通过快速凝固技术制备高硅含量的铝硅合金。快速凝固技术问世于20世纪60年代，所述快速凝固即由液相到固相的冷却速度相当快，从而获得传统铸件或铸锭所不能获得的成分、相结构或微观结构，快速凝固的冷却速率通常为10³～10⁴℃/s。由于快速凝固技术提高冷却速度，有效扩大硅在α相中的固溶度，抑制硅相的生核和生长，因此，通过快速凝固技术制备的高硅铝合金可以显著地改善合金的耐磨性和热膨胀性，同时合金的抗拉强度也得到很大提高。

然而，尽管快速凝固铝硅合金制备技术在近年来发展非常迅速，但同时也面临着瓶颈和难点。

在常规的硅铝合金成分以及物料熔融、雾化条件下，随着合金中硅含量的增加，合金的结晶范围增大，缩松倾向增大，气密性降低，合金的性能也随之下降，尤其是在硅的含量超过40％的情况下，铝硅合金表现出韧性差、在高温下力学性能下降等缺陷，极大地制约了高硅铝合金的应用范围。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种快速凝固法制备高硅铝合金的方法，通过所述方法可以克服高硅铝合金的韧性差、以及在高温下力学性能下降的缺陷。

本发明的第二目的在于提供一种根据上述方法制成的高硅铝合金粉末或压材，所述高硅铝合金具有韧性好，以及高温下力学性能优良的优点，扩大了高硅铝合金的应用范围。

本发明的第三目的在于提供上述合金粉末或合金压材在汽车、电子或航空航天领域的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种快速凝固法制备高硅铝合金的方法，所述合金的原料由40～55重量份硅、44～59重量份金属铝、0.2～0.5重量份稀土元素和0.08～0.2重量份金属钯组成；所述方法包括以下步骤：

(1)在1350～1450℃下，将硅熔化为熔融液，之后，加入稀土元素，充分搅拌，获得硅-稀土元素熔融液；

(2)将所述硅-稀土元素熔融液的温度升高至1550～1600℃，加入金属钯，充分搅拌，获得硅-稀土-钯熔融液；

(3)在1550～1600℃下，将金属铝加入到所述硅-稀土-钯熔融液中，充分搅拌，获得铝-硅-稀土-钯熔融液；

(4)将所述铝-硅-稀土-钯熔融液的温度降至950～1050℃，保温1.5～2.5h；

(5)通过雾化系统将所述铝-硅-稀土-钯熔融液快速凝固，获得高硅铝合金粉末。