一种过共晶Al-Si合金挤压铸造成型方法，按照以下步骤进行：模具顶端设置有与坩埚相连的导流槽，利用倾倒装置将金属液通过导流槽注入模具中，金属液成分按重量百分比为：硅17.0～19.0％，铜1.0～2.0％，镁0.3～0.7％，镍0.5～1.0％，铁0.5～1.0％，锰0.3～0.7％，铬0.5～1.0％，钼0.3～0.7％，磷0.07～0.15％，杂质总和≤0.5％，余量为铝；然后将挤压机的挤压头迅速下降，开始对金属液加压，使金属坯锭强行补缩并凝固，经过保压后，将坯锭取出。通过本发明专利技术所述技术方案的实施，方法操作简单，便于控制，产品质量高，可以提高高硅过共晶Al-Si合金产品的合格率和生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及挤压铸造成型方法及其模具，具体指一种关于过共晶Al-Si合金，采用挤压铸造成型的方法及制备过程中应用到的模具。
技术介绍
挤压铸造是一种结合铸造和锻造特点于一体的工艺，其特点是材料利用率高， 铸件内部气孔和缩孔等缺陷显著减少，晶粒细化和组织致密等。Al-Si系铸造合金因其Si 含量比较高，提高了合金的铸造性能且收缩率和线膨胀倾向小，同时具有耐磨性和良好的机械加工性能，在国内外得到广泛应用。过共晶高硅铝合金具有良好的耐磨性好、耐蚀性好、热裂倾向小、体积稳定性高和低热膨胀系数等特点，是一种理想的新型汽车、摩托车等活塞用合金。在这种材料中随着含硅量的增加组织中出现大量的初晶硅，特别是呈现粗大针片状的初晶硅，严重割裂合金基体，并且硅相尖端和棱角部位会引起应力集中，从而明显降低了合金的力学性能，尤其是影响其塑性。过共晶高硅铝合金铸件的力学性能在很大程度上取决于Si相在基体中的形貌和分布，因此，改善共晶硅和初生硅的形貌和分布，不但可以提高合金的力学性能，而且还可以进一步提高合金的耐磨性。目前采用的细化硅相的方法有多种，如变质处理、悬浮铸造法、喷射沉积法、超声波振动法、快速凝固法等，这些方法虽取得了一定的效果，由于受到生产规模限制以及工艺条件要求过于苛刻，因而在生产上都受到了一定的限制。而在压力下凝固不但可以使合金组织细化，而且使Al-Si合金的共晶点右移，减少粗大初生硅相数量。因此，采用挤压铸造成型的方式，可以使得过共晶 Al-Si合金中硅相细化，合金的力学性能大幅度提高，同时生产工艺简单、便于操作。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备高强韧过共晶Al-Si合金铸件的方法及模具，其目的是提高过共晶Al-Si合金铸件致密度、力学性能和生产率。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案1. 一种过共晶Al-Si合金挤压铸造成型方法，其特征在于所述方法按照以下步骤进行(1)模具顶端设置有与坩埚相连的导流槽，利用倾倒装置将金属液通过导流槽注入模具中，金属液成分按重量百分比为硅17.0 19.0%，铜1.0 2.0%，镁0.3 0.7%，镍 0. 5 1. 0%，铁 0. 5 1. 0%，猛 0. 3 0. 7%，铬 0. 5 1. 0%，钼 0. 3 0. 7%，磷0· 07 0. 15%，杂质总和< 0. 5%，余量为铝；然后将挤压机的挤压头迅速下降，开始对金属液加压，使金属坯锭强行补缩并凝固，经过保压后，将坯锭取出。在步骤(1)中，金属液注入模具之前，模具需要加热至200 300°C，并在模具上涂有涂料。在步骤(1)中，金属液注入模具时，金属液的浇注温度为690 780°C。在步骤(1)中，挤压头的下降速度为0. lmm/s 12mm/s，比压为70MPa 1500Mpa。在步骤(1)中，保压时间为IOs 60s。金属液成分按重量百分比为硅17. 0 19. 0 %，铜1. 0 2. 0 %，镁0. 3 0. 7 %， 镍0.5 1.0%，铁0.5 1.0%，猛0.3 0.7%，锆彡0.4%，铺彡0.28%，镧，镨，铌，铬0. 5 1. 0%，钼0. 3 0. 7%，磷0. 07 0. 15%，杂质总和彡0. 5%，余量为铝。一种过共晶Al-Si合金的挤压铸造成型方法中的模具，其特征在于所述模具包括与坩埚相连的导流槽固定于盖板上，而盖板和加热箱通过栓杆固定于挤压机底座，加热箱中设置有加热棒；在盖板上开有与挤压机的挤压头相匹配的通孔，加热箱中部与通孔对应的位置开有金属坯锭型腔，金属型腔是一环形套筒，同时金属型腔底部设有阻流块；用于将金属坯锭顶出的顶杆设置在阻流块底部。所述加热棒为电阻丝。通过本专利技术所述技术方案的实施，方法操作简单，便于控制，产品质量高，可以提高高硅过共晶Al-Si合金产品的合格率和生产效率。附图说明图1为挤压铸造金属坯锭模具结构示意图； 图2为金属型重力铸造过共晶Al-17. 5Si合金相组织； 图3为金属型挤压铸造过共晶Al-17. 5Si合金相组织； 图4为本专利技术的工艺成形过程示意图。附图标记说明1.挤压头、2.导流槽、3.盖板、4.金属坯锭型腔、5.加热箱、6.阻流块、7.栓杆、8.顶杆、9.加热棒。具体实施例方式本专利技术采用金属型模具和挤压铸造方法来改进成型技术，其中制备过共晶Al-Si合金产品的设备包括挤压机及金属坯锭模具和热处理加热炉，其中挤压金属坯锭模具外围是电阻丝，利用电阻丝对模具加热并设有热电偶控制模具温度，模具上方是挤压头可以快速下降达到需要挤压的位置，模具底部是阻流块，阻碍金属液流出，模具下方是顶出机构。对于挤压机的要求是可以准确控制挤压力，并保证挤压时的速度。热处理加热炉加热时温度一定要均勻且控温准确，否则可能因坯锭组织不均勻而导致其相关的性能下降，达不到要求。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。图1为挤压铸造金属坯锭模具结构示意图，如图所示，与坩埚相连的导流槽2固定于盖板3上，而盖板3和加热箱5通过栓杆7固定于挤压机底座，加热箱5中设置有加热棒 9，加热棒9采用电阻丝，以保证金属型腔的温度恒定；在盖板3上开有与挤压机的挤压头1 相匹配的通孔，加热箱5中部与通孔对应的位置开有金属坯锭型腔4，金属坯锭型腔4是一环形套筒，同时金属坯锭型腔4底部设有阻流块6，阻挡金属液流出；当金属液注入金属坯锭型腔4中，挤压头1迅速下压，并在一定压力下保压一定时间，之后升起挤压头1，由顶杆 8作用在阻流块6上，将金属坯锭顶出。在铸造时，通过倾倒装置将金属液通过导流槽2注入模具的金属坯锭型腔4中， 注入之前模具需要用加热箱5加热并涂有涂料。金属液成分按重量百分比为硅17. 0 19. 0%，铜 1. 0 2. 0%，镁0.3 0· 7%，镍0. 5 1. 0%，铁0. 5 1. 0%，锰0.3 0· 7%,锆 0 0. 4 %，铈 0. 28 %，镧 0. 12 %，镨 0. 02 %，铌 0. 08 %，铬 0. 5 1. 0%，钼0.3 0.7%，磷0.07 0. 15%，杂质总和彡0.5%，余量为铝。然后挤压头1迅速下压，到达盖板3处，确保金属液是在液态情况下一次性受到设定的压力。在此过程中可以凭借挤压力使得金属坯锭强行补缩并凝固，保压一段时间，升起挤压头1，利用顶杆8缓慢将坯锭顶出。相关工艺参数液态金属的浇注温度为690°C 780°C，模具温度为200°C 300°C，挤压速度0. lmm/s 12mm/s,比压为70MPa 1500Mpa，保压时间为IOs 60s。取下已成形的金属坯锭，除去飞边和外围氧化皮及杂质，本专利技术的整体工艺流程见图4所示。在这一过程中，由于压力的作用，使得凝固平衡态被破坏，压力下凝固的合金固溶度得到了扩展，压力凝固组织也是非平衡的亚稳相，其固溶度的增加类似于快速凝固。 一方面，在压力下金属液凝固温度上升，其结果就是在合金元素还没能来得及形核及长大时，基体已经开始形核并长大，这样就使得合金元素被迫分割在基体枝晶之间的间隙中，形成共晶组织。另一方面，也有很多合金元素溶解在基体之中，使得固溶度上升，这一点可以由由扩散系数和熔体粘度关系来解释，以至于挤压出来的坯锭具有很好的塑性。以下仅以Al-17. 5Si 二元合金挤压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种过共晶Al-Si合金挤压铸造成型方法，其特征在于所述方法按照以下步骤进行模具顶端设置有与坩埚相连的导流槽，利用倾倒装置将金属液通过导流槽注入模具中，金属液成分按重量百分比为硅17.0 19.0%，铜1.0 2.0%，镁0.3 0.7%，镍 0. 5 1. 0%，铁 0. 5 1. 0%，猛 0. 3 0. 7%，铬 0. 5 1. 0%，钼 0. 3 0. 7%，磷0· 07 0. 15%，杂质总和< 0. 5%，余量为铝；然后将挤压机的挤压头迅速下降，开始对金属液加压，使金属坯锭强行补缩并凝固，经过保压后，将坯锭取出。2.根据权利要求1所述过共晶Al-Si合金的挤压铸造成型方法，其特征在于在步骤 (1)中，金属液注入模具之前，模具需要加热至200 300°C，并在模具上涂有涂料。3.根据权利要求1所述过共晶Al-Si合金的挤压铸造成型方法，其特征在于在步骤 (1)中，金属液注入模具时，金属液的浇注温度为690 780V。4.根据权利要求1所述过共晶Al-Si合金的挤压铸造成型方法，其特征在于在步骤 (1)中，挤压头的下降速度为0. 1謹/s 12謹/s，比压为70MPa 1500Mpa。5.根据权利要求1所述过共晶Al...
【专利技术属性】
技术研发人员：李润霞，荀诗文，焦文祝，刘兰吉，方虹泽，曲迎东，白彦华，李荣德，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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