本发明专利技术公开了一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法。本发明专利技术通过铝、结晶硅填料熔化得到熔体，再对熔体进行精炼浇注，得到过共晶铝硅合金，最后通过混合稀土对过共晶铝硅合金进行变质后，得到变质过共晶铝硅合金，混合稀土由轻稀土和重稀土组成，轻稀土和重稀土之间的质量比范围为（3~7）：（7~3），本发明专利技术变质过共晶铝硅合金中，硅元素含量为18wt.%~22wt.%、混合稀土含量为0.8wt.% ~1.2wt.%，余量为铝。本发明专利技术变质过共晶铝硅合金塑性更高，具有更大抗拉强度和延伸率，分别能达到143MPa和2.79%，并且本发明专利技术制备方法简单易操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于过共晶铝硅合金的变质
，尤其涉及一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法。
技术介绍
过共晶铝硅合金因良好的导热性、低密度、低的热膨胀系数及良好的流动性，被作为传统铸铁的理想替代材料，用来生产汽车发动机活塞、缸体缸盖等零部件，以减轻自重，降低耗油量，实现节能环保的目的。但传统铸造的过共晶铝硅合金中存在粗大块状、不规则五瓣星状的初生Si及粗大针片状共晶Si，它们分布在合金基体上，严重割裂了基体的连续性，且尖端存在应力集中，降低了合金的力学性能。因此，变质过共晶铝硅合金中的Si相，对提高合金的力学性能及扩大合金材料的使用范围至关重要。目前，过共晶铝硅合金的变质方法主要有熔体处理、动力学法、快速凝固和化学变质。其中，化学变质法因工艺简单、技术成熟、生产成本低、变质效果良好等优点被广泛地应用于工业生产，但也存在一定的缺陷。例如，大量使用的磷盐和钠盐对过共晶铝硅合金有明显的变质效果，但它们只能各自变质初生Si和共晶Si组织，若采用两者复合变质的方法，反而会对合金组织产生毒化作用，不能起到变质Si相的效果。因此，素有“工业维生素”之称的稀土元素因其极大的电负性和极强的活性吸附能力被作为新型变质剂而广泛的研究，以实现对初生Si和共晶Si的同时变质，从而提高合金的力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种综合性能优良的变质过共晶铝硅合金。本专利技术的再一目的在于提供上述变质过共晶铝硅合金的制备方法。本专利技术是这样实现的，一种变质过共晶铝硅合金，该变质过共晶铝硅合金包括以下按质量百分比计各组分：硅18%~22%；混合稀土0.8%~1.2%；余量为铝；其中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土；所述轻稀土和重稀土的质量比为（3~7）：（7~3）。优选地，所述混合稀土的质量百分比为1%。优选地，所述轻稀土和重稀土的质量比为3：7、2：3、1：1、3：2或7：3。本专利技术进一步提供了一种变质过共晶铝硅合金的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将纯铝锭和结晶硅在在780℃~800℃温度下加热至全部熔化后保温5~10min，在740℃~760℃温度下保温9~11min，得到熔体；（2）对步骤（1）中的熔体进行降温至700℃~750℃时，将C2Cl6用铝箔包覆压入到熔体中，搅拌精炼、除渣除气，扒渣后于710℃~720℃浇注成形，制得过共晶铝硅合金；所述C2Cl6的加入量为熔体质量的0.8%；（3）将步骤（2）中的过共晶铝硅合金在780℃~800℃温度下熔化，加入混合稀土，每隔5~6min搅拌一次，至混合稀土全部熔化后，在760℃~780℃温度下保温25~35min，得到变质过共晶铝硅合金；所述混合稀土包括轻稀土和重稀土，所述轻稀土和重稀土的质量比为（3~7）：（7~3）；所述变质过共晶铝硅合金中，硅元素含量为18wt.%~22wt.%、混合稀土含量为0.8wt.%~1.2wt.%，余量为铝。优选地，所述变质过共晶铝硅合金中混合稀土的含量为1wt.%。优选地，在步骤（3）中，所述轻稀土和重稀土的质量比为3：7、2：3、1：1、3：2或7：3。本专利技术克服现有技术的不足，提供一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法。本专利技术通过铝、结晶硅填料熔化得到熔体，再对熔体进行精炼浇注，得到过共晶铝硅合金，最后通过混合稀土对过共晶铝硅合金进行变质后，得到变质过共晶铝硅合金，而混合稀土由轻稀土和重稀土组成，轻稀土和重稀土之间的质量比范围为（3~7）：（7~3），通过调节轻稀土和重稀土之间的质量比，能得到一系列综合性能优良的变质过共晶铝硅合金。相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术变质过共晶铝硅合金塑性更高，具有更大抗拉强度和延伸率，分别能达到143MPa和2.79%；（2）本专利技术制备方法简单易操作。附图说明图1为本专利技术实施例中过共晶铝硅合金3的初生Si微观形貌图；图2为本专利技术实施例中变质过共晶铝硅合金3的初生Si微观形貌图；图3为本专利技术实施例中过共晶铝硅合金3的共晶Si微观形貌图；图4为本专利技术实施例中变质过共晶铝硅合金3的共晶Si微观形貌图；图5为本专利技术实施例中过共晶铝硅合金3的拉伸断口形貌图；图6为本专利技术实施例中变质过共晶铝硅合金3的拉伸断口形貌图；图7为本专利技术实施例中过共晶铝硅合金3、变质过共晶铝硅合金1~5的抗拉强度和延伸率的变化图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1（1）将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中，在780℃温度下加热至全部熔化后，在760℃温度下保温9min，得到熔体；（2）对步骤（1）中的熔体进行降温至750℃时，将C2Cl6（C2Cl6的添加量为熔体质量的0.7%）用铝箔包覆压入到熔体中，搅拌精炼、除渣除气，扒渣后于710℃浇入到金属模具中凝固成型，制得过共晶铝硅合金1；（3）将步骤（2）中的过共晶铝硅合金在800℃温度下熔化，加入混合稀土，每隔5min搅拌一次，至混合稀土全部熔化后，在780℃温度下保温25min，得到变质过共晶铝硅合金1。在步骤（3）中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土，轻稀土和重稀土的质量比为3：7。本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中，变质过共晶铝硅合金1，硅元素含量为22wt.%、混合稀土含量为0.8wt.%，余量为铝。实施例2（1）将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中，在800℃温度下加热至全部熔化后，在740℃温度下保温11min，得到熔体；（2）对步骤（1）中的熔体进行降温至700℃时，将C2Cl6（C2Cl6的添加量为熔体质量的0.9%）用铝箔包覆压入到熔体中，搅拌精炼、除渣除气，扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型，制得过共晶铝硅合金2；（3）将步骤（2）中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化，加入混合稀土，每隔6min搅拌一次，至混合稀土全部熔化后，在760℃温度下保温35min，得到变质过共晶铝硅合金2。在步骤（3）中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土，轻稀土和重稀土的质量比为2：3。本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中，变质过共晶铝硅合金2，硅元素含量为18wt.%、混合稀土含量为1.2wt.%，余量为铝。实施例3（1）将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中，在800℃温度下加热至全部熔化后，在740℃温度下保温11min，得到熔体；（2）对步骤（1）中的熔体进行降温至700℃时，将C2Cl6（C2Cl6的添加量为熔体质量的0.8%）用铝箔包覆压入到熔体中，搅拌精炼、除渣除气，扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型，制得过共晶铝硅合金3；（3）将步骤（2）中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化，加入混合稀土，每隔5min搅拌一次，至混合稀土全部熔化后，在760℃温度下保温30min，得到变质过共晶铝硅合金3。在步骤（3）中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土，轻稀土和重稀土的质量比为1：1。本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变质过共晶铝硅合金，其特征在于，该变质过共晶铝硅合金包括以下按质量百分比计各组分：硅 18%~22%；混合稀土 0.8%~1.2%；余量为铝；其中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土；所述轻稀土和重稀土的质量比为（3~7）：（7~3）。
【技术特征摘要】
1.一种变质过共晶铝硅合金，其特征在于，该变质过共晶铝硅合金包括以下按质量百分比计各组分：硅18%~22%；混合稀土0.8%~1.2%；余量为铝；其中，所述混合稀土包括轻稀土和重稀土；所述轻稀土和重稀土的质量比为（3~7）：（7~3）。2.如权利要求1所述的变质过共晶铝硅合金，其特征在于，所述混合稀土的质量百分比为1%。3.如权利要求2所述的变质过共晶铝硅合金，其特征在于，所述轻稀土和重稀土的质量比为3：7、2：3、1：1、3：2或7：3。4.一种变质过共晶铝硅合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）将纯铝锭和结晶硅在780℃~800℃温度下加热至全部熔化后保温5~10min，在740℃~760℃温度下保温9~11min，得到熔体；（2）对步骤（1）中的熔体进行降温至700℃~750℃时，将C2Cl6用铝箔包覆压入到熔体中，搅拌精炼、除渣除气，扒渣后...
【专利技术属性】
技术研发人员：李庆林，李斌强，李进宝，张建斌，兰晔峰，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。