一种改善力学性能的过共晶Al-Si合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了铝合金材料技术领域的一种改善力学性能的过共晶Al

【技术实现步骤摘要】
一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料
，具体为一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，人们的生活水平和思想素质不断提高，对环境保护的意识也越来越强。在当今节能减排的主旋律下，低排放已成为市场需求必然的趋势。铝是最常用的轻金属之一，纯铝的比重小(约为2.7g/cm3)为铁的35％。铝合金的比强度与合金结构钢相当。铝及铝合金材料除密度小外，还具有一系列的优良性能：耐蚀性好、易成形、可表面处理、可回收再生回用等。目前铝合金铸件已在汽车、航天、医药等领域中获得广泛应用，随着铝合金产品性能提升的同时也正在逐步取代黑色金属制品。
[0003]过共晶Al
‑
Si合金以其优良的性能而广泛应用于工业生产与生活领域，发挥着重要作用。但过共晶AI
‑
Si合金的性能取决于合金中Si组织结构的形状及分布，由于Si含量高，在其过共晶Al
‑
Si合金微观组织中存在粗大板片状初晶Si和长针状共晶Si结构会严重损害过共晶Al
‑
Si合金基体，常规铸造的ADC14铝硅合金存在着大量的气孔、冷隔等铸造缺陷，造成ADC14铝硅合金材料力学性能低，抗拉强度仅120MPa左右，阻碍ADC14铝硅产品在工业生产和生活领域中的广泛应用。目前改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金的制备方法有粉末冶金和喷射沉积等快速凝固方法，但由于成本、工艺、生产效率及生产规模条件等原因的限制，很难在工业上大批量生产。
[0004]因此，在ADC14铝硅合金基础上提供一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，对于Al
‑
Si合金的发展及应用非常重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下方案予以实现：一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，该合金成分质量百分数为：Si 16
‑
18％、Cu4.0
‑
5.0％、Mg 0.45
‑
0.65％、Fe 0.7
‑
1.3％、Cu
‑
P 0.3
‑
0.4％、稀土(La
‑
Ce)0.3
‑
0.5％，剩余为Al和少量杂质。
[0007]优选的，Si 17.1％、Cu 4.09％、Mg 0.53％、Fe 0.82％、Cu
‑
P 0.36％、稀土(La
‑
Ce)0.4％，剩余为Al和少量杂质。
[0008]优选的，所述Al的型号为A0；所述Si为工业硅。
[0009]优选的，Cu
‑
P中间合金中P含量为14％。
[0010]优选的，少量杂质的质量百分数小于0.2％。
[0011]本专利技术还提供了一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金的制备方法，具体包括以下步骤：
[0012](1)按质量百分数准备好上述合金原料；
[0013](2)将Al装入预热至400℃的石墨坩埚中进行熔炼；待Al全部熔化后加入Si、Cu、Fe，进行缓慢搅拌1
‑
2min，1.5
‑
2.5h后加入Mg并搅拌均匀；
[0014](3)接着加入占合金原料重量0.15％的精炼剂，均匀缓慢搅拌，进行精炼处理，金属液静置2
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3min后，撇去液面上的熔渣，得到熔体；
[0015](4)将熔体温度升温到800
‑
850℃，加入Cu
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P中间合金，钟罩将其压入熔体内持续2
‑
3min，并伴之以轻微搅拌，变质时间为15min，之后将温度降至760℃，再加入稀土(La
‑
Ce)变质处理15min，完成复合变质，得到合金液；
[0016](5)浇铸前撇去液面上的熔渣，待合金液静置，控制浇铸温度710℃，快速平稳将合金液浇铸到预热200℃的金属型模具中，得到改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金。
[0017]优选的，步骤(2)中，所述熔炼温度为750
‑
800℃。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术的改善力学性能的过共晶Al
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Si合金通过调节成分元素组成及质量比，采用Cu
‑
P中间合金和稀土(La
‑
Ce)复合变质，通过高温熔炼，可同时实现对初晶硅和共晶硅细化与形貌的改变，细化组织结构，形成稳定相，极大改善了铝合金的力学性能；采用本专利技术制备的改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，其优异的力学性能，体积稳定性好、高致密性，改善了产品的使用性能，极有发展前途的铝合金材料，具有良好的发展前景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所涉及的附图作简单地介绍,应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。
[0021]图1本专利技术实例1中未变质过共晶Al
‑
Si合金的微观组织。
[0022]图2本专利技术实例1中未变质过共晶Al
‑
Si合金拉伸断口扫描电镜图谱。
[0023]图3本专利技术实例2中复合变质过共晶Al
‑
Si合金的微观组织。
[0024]图4本专利技术实例2中复合变质过共晶Al
‑
Si合金拉伸断口扫描电镜图谱。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]一种改善力学性能的过共晶Al
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Si合金，按合金成分质量百分数比准备原料：Si 17％、Cu 4.5％、Mg 0.55％、Fe 0.7％、剩余为Al，以上各质量的百分比总和为100％。
[0028]上述改善力学性能的过共晶Al
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Si合金的制备方法，具体包括以下步骤：
[0029](1)按质量百分数准备好上述合金原料；
[0030](2)将Al装入预热至400℃的石墨坩埚中进行熔炼，熔炼温度为760℃；待Al全部熔化后加入Si、Cu、Fe，进行缓慢搅拌1min(保持一个方向搅拌)，2h后加入Mg并搅拌均匀；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，该合金成分质量百分数为：Si 16
‑
18％、Cu 4.0
‑
5.0％、Mg 0.45
‑
0.65％、Fe 0.7
‑
1.3％、Cu
‑
P 0.3
‑
0.4％、稀土(La
‑
Ce)0.3
‑
0.5％，剩余为Al和少量杂质。2.根据权利要求1所述的一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，Si 17.1％、Cu 4.09％、Mg 0.53％、Fe 0.82％、Cu
‑
P 0.36％、稀土(La
‑
Ce)0.4％，剩余为Al和少量杂质。3.根据权利要求1所述的一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，所述Al的型号为A0；所述Si为工业硅。4.根据权利要求1所述的一种改善力学性能的过共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，Cu
‑
P中间合金中P含量为14％。5.根据权利要求1所述的一种改善力学性能的过共晶Al
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Si合金，其特征在于，少量杂质的质量百分数小于0.2％。6.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：何磊东，仲召军，李鹏鹏，
申请(专利权)人：江苏汇联铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：