[发明专利]一种含锑高强高韧铝硅合金及制备方法

说明书

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种含锑高强高韧铝硅合金及其制备方法。本发明提供的含锑高强高韧铝硅合金，以质量百分含量计，包括如下组分：Si 18～22％、Sb 0.4～1.2％、余量的Al以及不可避免的杂质。本发明确定了具体Si、Sb和Al元素含量范围，通过各元素的协同配合，有效提高了铝硅合金的强度和韧性。实施例结果表明，本发明提供的含锑高强高韧铝硅合金的抗拉强度达到159.22MPa，延伸率达到2.81％，具有高强度、高韧性的机械性能。

技术领域

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种含锑高强高韧铝硅合金及其制备方法。

背景技术

向铝硅合金中添加变质元素，如Ba、Ca、Mg、Na、Ni、P、Sb、Sr、Ti、Y或Yb，是改善铝硅合金中硅相形状和尺寸的一种有效方法。其中，Na和Sr是最广泛使用的商业变质元素，可以将共晶Si的粗大结构转化为纤维状共晶结构；但Na的有效变质时间较短，在保温1h左右就会衰退，而Sr有严重的吸气和缩松倾向，Na和Sr都对坩埚有腐蚀作用，还增加了合金中的氢溶解度从而导致孔隙率提高，进而对合金机械性能产生不利影响。与Na和Sr相比，Sb的添加不会产生纤维状硅结构，而是形成介于针状和纤维状之间的层状结构。

目前，关于锑对铝硅合金的变质研究很多，如A.K.PrasadaRao等研究发现Sb可作为共晶硅的有效变质剂，并且有效变质时间范围更广；HasanKaya等研究表明Sb对Al-12.6Si中的共晶硅具有细化效果；Ching-YiYang等人研究指出Sb针对A357铝合金共晶硅组织有细化和球化的作用，可提升磨损性能和拉伸性能。但目前对锑元素的添加量均围绕锑元素占铝硅合金质量0.1～0.4％的微量添加，且锑元素与铝硅合金具体配比对铝硅合金性能的影响关系并不明确，难以确定具体铝硅合金与锑元素的具体添加关系对提高铝硅合金强度和韧性的影响，无法满足工业对高强高韧铝硅合金的需求。

再者，亦未知铝硅合金中添加何种元素可以在避免合金“毒化”的前提下保证铝硅合金高强高韧性能(如Na和Sr均会抵消或削弱Sb元素的变质作用，存在合金“毒化”现象)，难以扩大锑元素对含多元素的铝硅合金的变质作用的适用范围。

发明内容

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种含锑高强高韧铝硅合金，本发明提供的含锑高强高韧铝硅合金的抗拉强度达到154.1MPa，延伸率达到1.97％，具有高强度、高韧性的机械性能，能满足现代行业发展对铝硅合金高强高韧性能的需求。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种含锑高强高韧铝硅合金，以质量百分含量计，包括如下组分：Si18～22％、Sb 0.4～1.2％、余量的Al以及不可避免的杂质。

优选的，以质量百分含量计，所述含锑高强高韧铝硅合金还包括组分Zr 0.2～0.3％。

本发明还提供了上述技术方案所述的含锑高强高韧铝硅合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供初级铝硅合金熔液；

(2)向步骤(1)所述的初级铝硅合金熔液中加入中间合金，进行变质反应，得到变质合金料液；然后依次进行精炼和浇铸，得到含锑高强高韧铝硅合金；

所述中间合金为铝锑中间合金或者为铝锑中间合金和铝锆中间合金组成的混合物。

优选的，所述步骤(1)中初级铝硅合金熔液的制备方法包括：将含硅和铝的原料合金熔化，得到初级铝硅合金熔液；所述熔化的温度为685～715℃。

优选的，所述熔化前，对含硅和铝的原料合金进行预热；所述预热的温度为200～220℃。

优选的，所述步骤(2)中铝锑中间合金包括如下质量百分含量的组分：Sb 5％和余量的Al；所述铝锆中间合金包括如下质量百分含量的组分：Zr 10％和余量的Al。