[发明专利]一种高铁铝硅合金中Fe相的变质方法以及变质合金

说明书

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种高铁铝硅合金中Fe相变质方法以及高铁铝硅变质合金。本发明提供了一种高铁铝硅合金中Fe相的变质方法，包括以下步骤：(1)提供高铁铝硅合金熔液；(2)对Al‑10Co中间合金进行预热，得到预热Al‑10Co中间合金；(3)向所述步骤(1)的高铁铝硅合金熔液中加入所述步骤(2)的预热Al‑10Co中间合金，依次进行变质反应和精炼浇铸，得到变质合金。在本发明中，钴与铁具有相似的物理化学性质，在Al‑Fe‑Co三元反应中Co原子会置换Fe原子从而促使β‑Fe相发生变质转变，较高程度地使高铁铝硅合金中有害β‑Fe相转变为α‑Fe相，进而改变合金组织形貌。

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种高铁铝硅合金中Fe相变质方法以及高铁铝硅变质合金。

背景技术

亚共晶铝硅合金由于其优异的铸造性、良好的耐腐蚀性和综合机械性能而广泛用于各工业行业，这些合金多用废旧铝熔炼而成，也称为再生铝合金。目前，全球铝消耗量非常大，每年大批铝材达到服役年限报废，造成大量废旧铝资源的富集；全世界每年上千万吨的各种废杂铝通过加工而成为再生铝合金，约满足了铝市场总需求量的45％，且该比例仍在不断提高，但其中Fe杂质含量远高于限定标准。然而，Fe元素作为亚共晶铝硅合金中的杂质存在，往往形成脆性金属间化合物。在铝硅凝固过程中形成的富Fe的金属间化合物通常可分为两种不同的形态：针状和汉字状(也称骨架状)。由脆性特征和应力集中分析，长针状β-Fe相(β-Al₅FeSi相金属间化合物)被认为对合金力学性能不利，而汉字或骨架状的α-Fe相被认为不会引发裂纹。因此，大量的研究致力于控制这些有害的针状β-Fe相的形态。

目前可以通过添加金属元素来变质有害富铁相，如Murali等人在含铁量为0.6wt％的Al-7Si-0.3Mg合金中加入一定量的Be后，铁相在凝固过程中的析出顺序从原来的三元共晶反应变成了Be-Fe包晶反应，β-Fe相的形貌从针状变成了汉字状或者多边形状，有害富铁相得到了较小程度的控制。此外，为提高再生铝合金性能，还有多种改善高铁铝硅合金中Fe相的方法，如电磁分离、重力沉降、熔体过热处理等，这些方法能够在一定程度上改变高铁铝硅合金组织形貌，但普遍存在除铁效率低、工艺复杂、成本较高，工艺参数也难以控制的弊端，且一旦操作不当，甚至会降低合金的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高铁铝硅合金中Fe相的变质方法，较高程度地使高铁铝硅合金中有害β-Fe相转变为α-Fe，且变质效果好，高铁铝硅合金力学性能得到提升，工艺简单；本发明还提供了一种高铁铝硅变质合金。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供一种高铁铝硅合金中Fe相的变质方法，包括以下步骤：

(1)提供高铁铝硅合金熔液；

(2)对Al-10Co中间合金进行预热，得到预热Al-10Co中间合金；

(3)向所述步骤(1)的高铁铝硅合金熔液中加入所述步骤(2)的预热Al-10Co中间合金，进行变质反应，得到变质合金料液，然后进行精炼浇铸，得到变质合金；

所述步骤(1)和(2)没有时间先后顺序。

优选的，按质量百分比计，所述步骤(1)的高铁铝硅合金熔液包括Al 87.4～89.6％，Si 9.0～11.0％和Fe 1.4～1.6％。

优选的，所述步骤(1)中高铁铝硅合金熔液的制备方法包括：将所述高铁铝硅合金熔化，得到高铁铝硅合金熔液；所述熔化的温度为700～740℃。

优选的，向所述高铁铝硅合金熔液中加入Al-10Co中间合金前，还包括将所述高铁铝硅合金熔液进行保温处理；所述保温处理的时间为10～15min，保温处理的温度为705～735℃。