一种富铁铝硅变质合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种富铁铝硅变质合金及其制备方法，属于合金技术领域。所述富铁铝硅变质合金包括以下重量百分比的组分：Si 9.0～11.0wt.％、Fe 1.4～1.6wt.％、Co 2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。本发明专利技术提供的富铁铝硅变质合金相比于未添加Co和Er的富铁铝硅合金的抗拉强度和断后延伸率分别提高了70～75.7％和63.2～92.8％；同时耐磨损性能较未添加Co和Er的富铁铝硅合金也大幅提高。

A Fe-rich Al-Si modified alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种富铁铝硅变质合金及其制备方法
本专利技术涉及合金
，尤其涉及一种富铁铝硅变质合金及其制备方法。
技术介绍
富铁铝硅合金是再生铝合金的重要组成部分，一般通过废旧铝合金制品经过回收处理再利用制成，如日本牌号的ADC12合金，美国牌号的A356合金，其特点是Fe元素的含量偏高(＞0.9wt.％)，因此称为富铁铝硅合金；主要应用于汽车领域，用作汽车、摩托车的轮毂材料等。富铁铝硅合金中的Fe和Si的形态是危害合金组织性能的主要原因，长针状的粗大富铁相和细小针状的共晶硅对铝硅合金基体产生明显的割裂作用，很大程度的破坏了铝基体的连续性，进一步促进了合金基体中裂纹的扩展，从而危害铝硅合金的力学性能。此外，铝合金的力学性能尤其是耐磨性能相对较差，富铁相为含铁元素的金属间化合物，硬度较高，在一定程度上有利于铝硅合金的磨损性能，将再生铝硅合金中的杂质Fe元素视为可有效改善复合合金材料耐磨性能的有益元素，通过变质作用利用Fe元素来改善合金的磨损性能，对于高铁再生铝硅合金的耐磨应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种富铁铝硅变质合金，较富铁铝硅合金的耐磨损性能和力学性能显著提高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种富铁铝硅变质合金，包括以下重量百分比的组分：Si9.0～11.0wt.％、Fe1.4～1.6wt.％、Co2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。本专利技术提供了上述技术方案所述富铁铝硅变质合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将Al-10Si合金进行熔炼，得到熔液；(2)向所述熔液中加入Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金，进行变质反应，得到变质合金液；(3)将所述变质合金液依次进行精炼和浇铸，得到富铁铝硅变质合金；各原料用量对应权利要求1所述的富铁铝硅变质合金的成分组成。优选的，所述步骤(1)中的熔炼包括：将Al-10Si合金加热至740～760℃进行熔化，加覆盖剂保温10～15min后扒渣。优选的，所述覆盖剂为NaCl和KCl的混合物，所述NaCl和KCl的质量比为43.5:56.5。优选的，所述覆盖剂的质量为各合金原料总质量的2.0～3.0％。优选的，所述步骤(2)中变质反应的温度为845～855℃，变质反应的时间为20～30min。优选的，所述步骤(3)中精炼的温度与变质反应的温度相同，精炼的时间为10～20min。优选的，所述步骤(3)中精炼采用的精炼剂为C2Cl6，精炼剂的质量为变质合金液质量的1.5～2.5％。优选的，所述步骤(3)中浇铸的温度为715～725℃。优选的，所述浇铸前还包括对浇铸用模具进行预热，所述预热的温度为195～205℃。本专利技术提供了一种富铁铝硅变质合金，包括以下重量百分比的组分：Si9.0～11.0wt.％、Fe1.4～1.6wt.％、Co2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。本专利技术通过在富铁铝硅合金中添加适量的变质元素Co和Er，配合其他组分，可以使有害针状铁相变质成块状，使铁相得到有效的变质，进而提高了富铁铝硅合金的强韧性和耐磨性；此外，Co和Er与其他组分配合作用，还能够细化共晶硅，同时与富铁铝硅合金形成Al-Er合金相，使合金塑性得到增强，抗拉强度也有所提升。实施例的结果表明，本专利技术提供的富铁铝硅变质合金相比于未添加Co和Er的富铁铝硅合金的抗拉强度和断后延伸率分别提高了70～75.7％和63.2～92.8％；在摩擦副材料为硬质合金TG20，转速为200r/min，载荷为200N，摩损时长为30min(6000转)的条件下，未添加Co和Er的富铁铝硅合金的磨损量为0.3046g，而本专利技术提供的富铁铝硅变质合金的磨损量仅为0.1287～0.149g，耐磨损性能大幅提高。附图说明图1～4为实施例1～4试样的金相组织照片；图5～8为实施例1～4试样的拉伸断口的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种富铁铝硅变质合金，包括以下重量百分比的组分：Si9.0～11.0wt.％、Fe1.4～1.6wt.％、Co2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。本专利技术提供的富铁铝硅变质合金，包括9.0～11.0wt.％的Si，优选为10～11wt.％。本专利技术提供的富铁铝硅变质合金，包括1.4～1.6wt.％的Fe，优选为1.45～1.58wt.％。本专利技术提供的富铁铝硅变质合金，包括2.2～2.3wt.％的Co，优选为2.22～2.28wt.％。本专利技术提供的富铁铝硅变质合金包括Er，所述Er的含量＞0且≤0.71wt.％，优选为0.11～0.71wt.％，进一步优选为0.4～0.6wt.％。本专利技术通过在富铁铝硅合金中添加适量的变质元素Co，可以使有害针状铁相变质成块状，使铁相得到有效的变质细化，进而提高了富铁铝硅合金的耐磨性；通过添加适量的Er，Er能够细化共晶硅，同时与富铁铝硅合金形成Al-Er合金相，使合金塑性得到增强，抗拉强度也有所提升。本专利技术还提供了上述技术方案所述富铁铝硅变质合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将Al-10Si合金进行熔炼，得到熔液；(2)向所述熔液中加入Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金，进行变质反应，得到变质合金液；(3)将所述变质合金液依次进行精炼和浇铸，得到富铁铝硅变质合金；各原料的用量对应上述技术方案所述富铁铝硅变质合金的成分组成。未经特殊说明，本专利技术各原料均采用本领域技术人员熟知的市售商品或本领域熟知的制备方法得到。本专利技术将Al-10Si合金进行熔炼，得到熔液。在本专利技术中，所述熔炼优选包括：将Al-10Si合金加热至740～760℃进行熔化，加覆盖剂保温10～15min后扒渣，得到熔液。在本专利技术中，所述覆盖剂优选为NaCl和KCl的混合物，所述NaCl和KCl的质量比优选为43.5:56.5。在本专利技术中，所述覆盖剂的质量优选为各合金原料总质量的2.0～3.0％，即Al-10Si、Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金总质量的2.0～3.0％，进一步优选为2.0％。本专利技术所述覆盖剂能够起到对熔液保温的作用并能够避免合金与空气接触而氧化。得到熔液之后，本专利技术向所述熔液中加入Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金，进行变质反应，得到变质合金液。在本专利技术中，所述变质反应的温度优选为845～855℃，进一步优选为850℃；变质反应的时间优选为20～30min，更优选为30min。本专利技术所述变质反应优选在搅拌条件下进行。本专利技术对所述搅拌的速率没有特殊要求，不引起合金液飞溅即可。本专利技术对所述Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金的加入顺序没有特殊要求，先添加哪种合金或同时加入三种合金均可。本专利技术在制备过程中用到的各原料的用量根据上述技术方案所述富铁铝硅变质合金的成分组成计算得到。变质过程中，富铁铝硅合金中的长针状富铁相β-Al5FeSi转变为小块状的α-Al15(Fe,Co)3Si2相，提升了合金的硬度；由于富铁相从长针状转变为均匀的小块状，起到了合金富铁相晶粒细化的作用，使合金的抗拉强度得到提高；另一方面，合金中均匀分布的富铁钴金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富铁铝硅变质合金，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：Si 9.0～11.0wt.％、Fe 1.4～1.6wt.％、Co 2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种富铁铝硅变质合金，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：Si9.0～11.0wt.％、Fe1.4～1.6wt.％、Co2.2～2.3wt.％、Er＞0且≤0.71wt.％、余量的Al和不可避免的杂质。2.一种富铁铝硅变质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Al-10Si合金进行熔炼，得到熔液；(2)向所述熔液中加入Al-75Fe、Al-10Co和Al-10Er合金，进行变质反应，得到变质合金液；(3)将所述变质合金液依次进行精炼和浇铸，得到富铁铝硅变质合金；各原料用量对应权利要求1所述的富铁铝硅变质合金的成分组成。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的熔炼包括：将Al-10Si合金加热至740～760℃进行熔化，加覆盖剂保温10～15min后扒渣。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述覆盖剂为NaCl和KCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐鹏，黄惠毅，胡治流，刘裔源，赵艳君，于凯来，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45