一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法。先雾化制粉法制得高硅铝合金粉末，然后粉末过筛，选用平均粒径≤‑150目的高硅铝合金粉末，装入铝包套，经除气、封口后，进行脱皮热挤压，得到高硅铝合金棒材，通过机加工除去高硅铝合金棒材外围的铝包套，然后经固溶处理和时效处理后，得到成品高硅铝合金。采用本方法制备的高硅铝合金材料组织细小、均匀，致密度高，致密度达到100％，粉末变形量大，有利于改善粉末界面结合状态，提高合金力学性能，高硅铝合金材料的室温强度≥450MPa，塑性≥1％。

Method for preparing rapid solidification powder metallurgy high silicon aluminum alloy peeling hot extrusion

The invention relates to a method for preparing rapidly solidified powder metallurgy high silicon aluminum alloy peeling hot extrusion. First atomization method of high silicon Aluminum Alloy powder, powder and sieving, the average grain diameter is less than or equal to 150 high silicon Aluminum Alloy powder into aluminum package, after degassing, after sealing, peeling of hot extrusion, high silicon Aluminum Alloy bar, removed by machining of high silicon aluminum alloy bar the periphery of the aluminum package, then after solution treatment and aging treatment, high silicon Aluminum Alloy has been finished. The preparation method of the microstructure of high silicon Aluminum Alloy material is small, uniform, high density, the density reaches 100%, the powder deformation, is conducive to improving the bonding state of powder interface, improve the mechanical property of the alloy, high silicon Aluminum Alloy material at room temperature strength more than 450MPa, more than 1% plastic.

【技术实现步骤摘要】
一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法
本专利技术属于高硅铝合金材料制备
，特别涉及一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法。
技术介绍
高硅铝合金的比重小，重量轻，导热性好，热膨胀系数低，体积稳定性及耐磨、耐蚀性好，具有一定高温强度等一系列优点，而广泛的用作发动机的活塞、转子材料，在汽车、电子、航空工业等领域有很大的发展潜力。高硅铝合金材料制备工艺包括坯锭制备技术和加工成形技术，其中，坯锭制备技术有熔铸法、粉末冶金烧结法、喷射沉积法和熔渗法，加工成形技术有热挤压、半固态挤压、热锻造等。在众多制备技术中，喷射沉积法作为传统粉末冶金技术基础上发展起来的一种新技术，除具有快速凝固的一般特征外，还将雾化制粉过程与粉末固结工艺结合起来，简化生产工艺，降低生产成本，而且解决了粉末冶金法中粉末表面氧化的问题，减轻了元素颗粒界面对合金性能的不利影响，但喷射沉积法相对于快速凝固粉末冶金来说，合金冷却速度较低，组织较为粗大，因此强度相对较低。同时，喷射沉积法易于形成孔洞，致密性较低。综上所述，采用快速凝固技术与粉末冶金技术相结合制备高硅铝合金材料由于具有低密度、高热导、低膨胀、高比强等优异特点，在汽车、电子、航空工业等领域有很大的发展潜力，但由于Al的活性很高，在快速凝固制粉时不可避免的会形成一层氧化膜，导致致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍，难以形成冶金粘结，因此，需要采用一些特殊的致密化工艺。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法。一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法，包括如下步骤：1)将高硅铝合金粉末装入包套，进行真空除气，加热到300～350℃并保温120min以上，使其真空度达8×10-2Pa以下，然后继续加热到400～450℃并保温120min以上，使其真空度达1×10-2Pa以下，再加热到500～510℃，保温60min以上，使其真空度达8×10-3Pa以下，然后将包套封口；2)将步骤1)密封好的包套在350～500℃保温120～360min，待完全加热均匀后，进行脱皮热挤压：模具预热温度300～480℃，挤压筒预热温度350～430℃，挤压比为20～40，挤压速度0.5～3mm/s，获得高硅铝合金棒材；3)将步骤2)得到的高硅铝合金棒材经机加工除去外围的铝包套，然后在400～500℃下进行固溶处理1.5～4.5h，150～300℃下进行时效处理2～6h，得到成品高硅铝合金。优选地，封口时，包套内各处的温度均在490～510℃。优选地，步骤1)中真空除气过程为，由室温加热升温至120～150℃，保温120～150min，使其真空度达8╳10-2Pa；再升温至240～250℃，保温210～250min，使其真空度达8╳10-2Pa；再升温至340～350℃，保温180～210min，使其真空度达8╳10-2Pa；再升温至440～450℃，保温180～210min，使其真空度达1╳10-2Pa；再升温至480～490℃，保温60min，使其真空度达8╳10-3Pa；再升温至500℃，保温180min，使其真空度达8╳10-3Pa；再升温至510℃，保温180min，使其真空度达8╳10-3Pa。进一步优选地，所述升温的升温速率分别为20℃/30min。优选地，所述高硅铝合金粉末采用雾化制粉法获得。所述雾化制粉法为气雾化，得到的高硅铝合金粉末平均氧含量0.05～0.2％(质量分数)。所述高硅铝合金粉末的成分为，以质量分数计，Al-(10～25)Si-(3～7)Fe-(2～6)Cu-(0.5～3)Mg；所述高硅铝合金粉末的粒径≤-150目。所述包套采用铝包套。所述包套上设有包套抽气管，在包套抽气管中设置过滤网，真空机组的抽气管与包套抽气管之间连接一组过滤装置，防止抽气时包套内的高硅铝合金粉末被抽出，完成除气后，进行焊接封口。所述脱皮热挤压在脱皮热挤压机中进行，挤压垫比挤压筒内径小2～4mm，用石墨粉作为润滑剂。本专利技术的有益效果为：1)采用本方法制备的高硅铝合金材料组织细小、均匀，致密度高，致密度达到100％，粉末变形量大，有利于改善粉末界面结合状态，提高合金力学性能，高硅铝合金材料的室温强度≥450MPa，塑性≥1％。2)采用本方法，简化了工艺流程，材料利用率高，产品附加值高，降低生产成本。本专利技术为高性能、高质量高硅铝合金的加工提供了新途径，所制备的高硅铝合金可用于航空航天、汽车等领域，应用前景好。附图说明图1为实施例中脱皮热挤压实施示意图。图2为实施例中一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法流程图。标号说明：1-挤压筒；2-挤压杆；3-挤压垫；4-模具；5-挤压棒材；6-坯锭。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。本实施方式提供了一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法，流程如图2所示，先雾化制粉法制得高硅铝合金粉末，然后粉末过筛，选用平均粒径≤-150目的高硅铝合金粉末，装入铝包套，经除气、封口后，进行脱皮热挤压，得到高硅铝合金棒材，通过机加工除去高硅铝合金棒材外围的铝包套，然后经固溶处理和时效处理后，得到成品高硅铝合金，进行测试其性能。雾化制粉法是以快速运动的流体(雾化介质)冲击将高硅铝合金液体破碎为细小液滴，继之快速凝固为固体粉末。雾化制粉法得到的粉末中的每个颗粒不仅具有与既定熔融合金完全相同的均匀化学成分，而且由于快速凝固作用而细化了结晶结构，消除了第二相的宏观偏析。高硅铝合金坯锭进行脱皮热挤压时，由于坯锭中含有大量的初晶硅相，材料的塑性较差，同时由于硅相颗粒硬度高，加剧了模具的磨损，故一般采用塑性较好的材料做包套封装，本实施方式中采用纯铝包套。所述纯铝包套上设有包套抽气管，在包套抽气管中设置过滤网，真空机组的抽气管与包套抽气管之间连接一组表面带孔锥形过滤装置，所述孔的孔径小于高硅铝合金粉末的粒径，防止抽气时纯铝包套内的高硅铝合金粉末被抽出。以下实施例中，采用的高硅铝合金粉末为气雾化制粉法制备的高硅铝合金粉末，其是通过市售获得。以下实施例中，操作方法如无特别说明，均按常规方法进行。实施例1：Al-16Si-3.5Fe-2.3Cu-0.5Mg高硅铝合金高硅铝合金粉末过筛，选用粒径为-150目的高硅铝合金粉末，装入纯铝包套中，然后将纯铝包套置于除气炉中，在除气炉的上部和中下部分别设有热电偶测量温度，用真空机组进行真空除气，以20℃/30min的速率升温至120℃，保温120min，使其真空度达8╳10-2Pa；再以20℃/30min的速率升温至240℃，保温210min，使其真空度达8╳10-2Pa；再以20℃/30min的速率升温至340℃，保温180min，使其真空度达8╳10-2Pa；再以20℃/30min的速率升温至440℃，保温180min，使其真空度达1╳10-2Pa；再以20℃/30min的速率升温至480℃，保温60min，使其真空度达8╳10-3Pa；再以20℃/30min的速率升温至500℃，保温180min，使其真空度达8╳10-3Pa；再以20℃/30min的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将高硅铝合金粉末装入包套，进行真空除气，加热到300～350℃并保温120min以上，使其真空度达8×10

【技术特征摘要】
1.一种快速凝固粉末冶金高硅铝合金脱皮热挤压的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将高硅铝合金粉末装入包套，进行真空除气，加热到300～350℃并保温120min以上，使其真空度达8×10-2Pa以下，然后继续加热到400～450℃并保温120min以上，使其真空度达1×10-2Pa以下，再加热到500～510℃，保温60min以上，使其真空度达8×10-3Pa以下，然后将包套封口；2)将步骤1)密封好的包套在350～500℃保温120～360min，待完全加热均匀后，进行脱皮热挤压：模具预热温度300～480℃，挤压筒预热温度350～430℃，挤压比为20～40，挤压速度0.5～3mm/s，获得高硅铝合金棒材；3)将步骤2)得到的高硅铝合金棒材经机加工除去外围的铝包套，然后在400～500℃下进行固溶处理1.5～4.5h，150～300℃下进行时效处理2～6h，得到成品高硅铝合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，封口时，包套内各处的温度均在490～510℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中真空除气过程为，由室温加热升温至120～150℃，保温120～150min，使其真空度达8╳10-2Pa；再升温至240～250℃，保温210～250min，使其真空度达8╳10-2Pa；再升温至340～350℃，保温180～210min，使其真空度达8╳10-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬小萍，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11