一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含RE、Sr和B的Al‑13Si合金，属于合金材料技术领域。本发明专利技术提供的一种含RE、Sr和B的Al‑13Si合金，含RE、Sr和B的Al‑13Si合金的化学成分质量分数为13.0Wt％Si、0.0078‑0.0183Wt％B、0.016‑0.049Wt％Sr、0.5‑1.2Wt％RE、其它为Al。本发明专利技术提供的一种含RE、Sr和B的Al‑13Si合金，将RE、Sr和B元素加入硅铝合金中，对提高Al‑Si合金的储热性能具有重要的意义，用热分析仪(DSC)测量其相变潜热为465.6J/g‑563.9J/g。

An al-13si alloy containing RE, Sr and B and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金及其制备方法
本专利技术涉及合金材料制备
，具体为一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金及其制备方法。
技术介绍
铝硅合金储热材料具有导热系数大(通常为100～200w/(m·K))，储能密度高(相变潜热高达400～500kJ/kg)及工作温度高且稳定(相变温度在577℃左右，工作温度最高可达620℃)等特点，已成为目前最重要的金属相变储热材料，在太阳能热发电高温储热中具有良好的应用前景。但有研究表明，未加其它合金元素的铝硅合金在储热过程中，经反复熔化-凝固热循环后，因合金铸态组织结构发生非平衡失稳，α-Al固溶体中硅元素和杂质出现脱溶，硅形成二次硅相分布在基体上，改变合金的晶体结构。共晶硅相长大聚集成球状，初晶硅明显增大，并随循环次数增加初晶硅颗粒由小变大，导致铝硅合金储热性能有所下降，张仁元等将含硅量12.5％的铝硅合金经过700次熔化-凝固循环后，合金相变潜热由484.86J/g下降到432.62J/g,下降10.8％。目前尚未出现能够提高铝硅合金的储热性能行之有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金，所述含RE、Sr和B的Al-13Si合金的化学成分质量分数为13.0Wt％Si、0.0078-0.018Wt％B、0.016-0.049Wt％Sr、0.5-1.2Wt％RE、其它为Al。优选地，所述一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金的相变潜热为465.6J/g-563.9J/g。本专利技术的目的之二在于提供一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金的制备方法，包括如下步骤：步骤一、预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度>99.9Wt％)和结晶硅(纯度>99.9Wt％)放入石墨坩埚中，然后以10℃/min的加热速率升温至760℃，待完全熔化，搅拌5分钟，加入0.5％的六氯乙烷对铝硅合金液进行精炼除气，搅拌，扒渣，保温40分钟；步骤二、再以10℃/min的加热速率升温至840℃，加入Al-10RE中间合金进行细化处理，并保温50分钟；步骤三、再以2℃/min的速率降温至740℃，加入Al-4B、Al-10Sr中间合金并搅拌5分钟保温40分钟进行细化处理；步骤四、再搅拌，扒渣，静置5分钟，将合金液浇入温度为100℃的金属铸型中。本专利技术制成的产品分别用X射线衍射仪(XRD)检测相的种类，用金相显微镜(OEM)观察组织形貌、大小和分布，用热膨胀仪测量热膨胀系数，用热分析仪(DSC)测量相变潜热。测得一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金的相变潜热为465.6J/g-563.9J/g。将RE、Sr和B元素加入硅铝合金中，一方面，RE、Sr既可细化初晶硅又可细化共晶硅，B可细化α-Al，三者发挥协同作用，促进晶粒细化，提高硅铝合金的储热性能；另一方面，RE还可形成一些含稀土的金属间化合物(Al4Ce、Al4La)等，熔入α固溶体中，与其它合金元素一起提高固溶体在高温下的热稳定性，使合金相变潜热不致降低。因此，控制热循环前组织形貌、大小和分布，对提高Al-Si合金的储热性能具有重要的意义。具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明：实施例1用天平称取工业纯铝999.8g、结晶硅159.2g、Al-4B中间合金2.4g、Al-10Sr中间合金2g和Al-10RE中间合金61g，预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度>99.9Wt％)和结晶硅(纯度>99.9Wt％)放入石墨坩埚中，然后以10℃/min的加热速率升温至760℃，待完全熔化，搅拌5分钟，加入0.5％的六氯乙烷对铝硅合金液进行精炼除气，搅拌，扒渣，保温40分钟；再以10℃/min的加热速率升温至840℃，加入Al-10RE中间合金进行细化处理，并保温50分钟；再以2℃/min的速率降温至740℃，加入Al-4B、Al-10Sr中间合金并搅拌5分钟保温40分钟进行细化处理；再搅拌，扒渣，静置5分钟，将合金液浇入温度为100℃的金属铸型中。其相变潜热为465.6J/g。实施例2用天平称取工业纯铝916.9g、结晶硅156.2g、Al-4B中间合金4.4g、Al-10Sr中间合金4.8g和Al-10RE中间合金119g，预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度>99.9Wt％)和结晶硅(纯度>99.9Wt％)放入石墨坩埚中，然后以10℃/min的加热速率升温至760℃，待完全熔化，搅拌5分钟，加入0.5％的六氯乙烷对铝硅合金液进行精炼除气，搅拌，扒渣，保温40分钟；再以10℃/min的加热速率升温至840℃，加入Al-10RE中间合金进行细化处理，并保温50分钟；再以2℃/min的速率降温至740℃，加入Al-4B、Al-10Sr中间合金并搅拌5分钟保温40分钟进行细化处理；再搅拌，扒渣，静置5分钟，将合金液浇入温度为100℃的金属铸型中。其相变潜热为501.8J/g。实施例3用天平称取工业纯铝922.4g、结晶硅161.6g、Al-4B中间合金5.7g、Al-10Sr中间合金6.1g和Al-10RE中间合金147g，预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度>99.9Wt％)和结晶硅(纯度>99.9Wt％)放入石墨坩埚中，然后以10℃/min的加热速率升温至760℃，待完全熔化，搅拌5分钟，加入0.5％的六氯乙烷对铝硅合金液进行精炼除气，搅拌，扒渣，保温40分钟；再以10℃/min的加热速率升温至840℃，加入Al-10RE中间合金进行细化处理，并保温50分钟；再以2℃/min的速率降温至740℃，加入Al-4B、Al-10Sr中间合金并搅拌5分钟保温40分钟进行细化处理；再搅拌，扒渣，静置5分钟，将合金液浇入温度为100℃的金属铸型中。其相变潜热为563.9J/g。对比例1用天平称取工业纯铝999.8g、结晶硅159.2g、Al-4B中间合金2.4g，预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度>99.9Wt％)和结晶硅(纯度>99.9Wt％)放入石墨坩埚中，然后以10℃/min的加热速率升温至760℃，待完全熔化，搅拌5分钟，加入0.5％的六氯乙烷对铝硅合金液进行精炼除气，搅拌，扒渣，保温40分钟；再以10℃/min的加热速率升温至840℃，并保温50分钟；再以2℃/min的速率降温至740℃，加入Al-4B中间合金并搅拌5分钟保温40分钟进行细化处理；再搅拌，扒渣，静置5分钟，将合金液浇入温度为100℃的金属铸型中。其相变潜热为430.2J/g。对比例2用天平称取工业纯铝999.8g、结晶硅159.2g、Al-10Sr中间合金2g，预热井式电阻炉升温至100℃后，将工业纯铝(纯度&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金，其特征在于：所述含RE、Sr和B的Al-13Si合金的化学成分质量分数为13.0Wt％Si、0.0078-0.018Wt％B、0.016-0.049Wt％Sr、0.5-1.2Wt％RE、其它为Al。/n

【技术特征摘要】
1.一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金，其特征在于：所述含RE、Sr和B的Al-13Si合金的化学成分质量分数为13.0Wt％Si、0.0078-0.018Wt％B、0.016-0.049Wt％Sr、0.5-1.2Wt％RE、其它为Al。


2.如权利要求1所述一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金，其特征在于：所述一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金的相变潜热为465.6J/g-563.9J/g。


3.如权利要求1或2所述的一种含RE、Sr和B的Al-13Si合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、预热井式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小松，李天亦，蔡安辉，万辉，刘童，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43