一种高性能铝硅合金锻件的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能铝硅合金锻件的制备方法，包括：将铝粉和硅粉进行高能球磨，得到高活性的超细铝硅混合粉体；将得到的混合粉体进行等静压成型，得到预制坯；将所述预制坯预热后进行锻造烧结，得到高性能铝硅合金锻件。本发明专利技术通过粉体锻造技术完成高活性、超细铝硅合金粉压力下的快速烧结及金属流体变形、流动和充模过程，同步实现了粉体烧结和烧结体的锻造变形，最终获得高致密性、高力学性能的铝硅合金锻件。铝硅合金锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铝硅合金锻件的制备方法


[0001]本专利技术属于铝硅合金
，尤其涉及一种高性能铝硅合金锻件的制备方法。

技术介绍

[0002]铝硅合金是以铝、硅为主要成分的一类铝合金，一般硅含量为12.6wt.％左右，少量镁、铜元素为增强组分。铝硅合金具有质量轻、导热性能好、膨胀系数低等优点，同时具有一定强度、硬度及耐腐蚀性能，已成为发动机活塞等耐热耐磨部件的选材之一。
[0003]铸造法是制备铝硅合金的主要方法，也是铝硅合金中品种最多，用途最广的合金制备方法。由于铝硅合金是一种典型的共晶合金，只有在铝硅共晶点(硅含量为12.6wt.％)时，铸造铝硅合金才具有较为细小的共晶组织，才能具备较为理想的力学性能。在亚共晶成分(硅含量＜12.6wt.％)时，铸造铝硅合金内部存在粗大的α(Al)相组织；在过共晶成分(硅含量＞12.6wt.％)时，铸造铝硅合金内部存在粗大的β(Si)相组织，而粗大的α(Al)和β(Si)会显著降低其力学性能。因此制备铸造铝硅合金时候，硅含量仅局限在12.6wt.％左右很小的区间内，且需要在制备过程中加入晶粒细化剂和变质剂，使微观组织发生明显细化和变质，才能获得理想的力学性能。
[0004]快速凝固粉体冶金工艺是制备铝硅合金的一种先进的方法，在合金从高温液相快速冷却转变为固相的过程(急冷速率100K/s)中，会有许多物理输运现象被抑制，使得铝硅合金的凝固偏离平衡相图，进而获得微米级、亚微米级的细小微观组织，从而使铝硅合金具有优异的力学性能。快速凝固粉体冶金工艺尤其在制备过共晶组份的合金时具有显著优势，然而较高的制备成本限制了该技术的广泛应用。
[0005]如何优化制备方法获得高性能的铝硅合金成为本领域研究的热点。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高性能铝硅合金锻件的制备方法，本专利技术提供的方法制备得到的铝硅合金锻件具有较好的性能。
[0007]本专利技术提供了一种高性能铝硅合金锻件的制备方法，包括：
[0008]将铝粉和硅粉进行高能球磨，得到混合粉体；
[0009]将所述混合粉体进行等静压成型，得到预制坯；
[0010]将所述预制坯预热后进行锻造烧结，得到高性能铝硅合金锻件。
[0011]在本专利技术的实施例中，混合粉体可以为超细、高活性混合粉体；混合粉体的平均晶粒尺寸可以选自180～400nm，如200nm、250nm、300nm、350nm；高能球磨的时间可以选自28～35h，如30h、32h；高能球磨过程中可以加入控制剂，控制剂可以选自乙醇；控制剂还包括丙酮；乙醇和丙酮的体积比可以选自(0.8～1.2):1，如1:1；控制剂的加入量可以选自每克混合粉体加入28～48微升的控制剂，如30微升、32微升、35微升、40微升、45微升；高能球磨过程中的球料比可以选自(10～12)：1，如11：1。
[0012]在本专利技术的实施例中，混合粉体的成分可以为：
[0013]12～25wt％的硅；
[0014]余量为铝。
[0015]在本专利技术的实施例中，硅的质量含量可以选自15％、18％、20％、22％。
[0016]在本专利技术的实施例中，等静压成型可以选自冷静压成型；等静压成型的压力选自200～300MPa，如210MPa、230MPa、240MPa、250MPa、270MPa；等静压成型的时间可以选自2～5min，如3min、4min。
[0017]在本专利技术的实施例中，预制坯的致密度可以选自65～75％，如68％、70％、72％。
[0018]在本专利技术的实施例中，预热的温度可以选自600～640℃，如610℃、620℃、630℃；预热的时间可以选自2～5分钟，如3分钟、4分钟。
[0019]在本专利技术的实施例中，锻造烧结可以在锻造模具中进行，锻造烧结过程中锻造模具的温度可以选自320～360℃，如330℃、340℃、350℃。
[0020]在本专利技术的实施例中，锻造烧结的方法可以包括：
[0021]先进行一段加压再进行二段加压。
[0022]在本专利技术的实施例中，锻造烧结的温度与上述技术方案所述锻造模具的温度一致；一段加压为初锻，二段加压为终锻。
[0023]在本专利技术的实施例中，一段加压的速度可以选自0.5～0.6mm，如0.55mm；一段加压的压力可以选自150～250吨，如180～220吨，200吨；一段加压的锻压比可以选自(1～3)：1，如(1.5～2.5):1，(1.8～2.2):1，2：1。
[0024]在本专利技术的实施例中，一段加压使得到的锻件的横截面积达到预获得的锻件的横截面积的1.8～2.2倍时切换到二段加压，如2倍。
[0025]在本专利技术的实施例中，二段加压的速度可以选自10～12mm/s，如11mm/s；二段加压的压力可以选自200～300吨，如220～205吨，240吨；二段加压的锻压比可以选(1～1.5)：1，如1.2：1。
[0026]在本专利技术的实施例中，采用烧结锻造技术能够获得过饱和固溶体结构、获得细小、少偏析或无偏析的类快速凝固态微观组织，但由于铝硅合金在制备过程会出现严重氧化现象，烧结锻造技术在铝硅合金尤其是在铝硅合金中应用未见研究报道；烧结锻造技术可以获得类快速凝固态微观组织，将烧结锻造工艺进行优化后应用于过共晶铝硅合金的制备中，会极大的提高合金性能(强度、耐高温、耐热性、耐磨等)，对推进在铝硅锻件的大幅度应用和工业化有重要的意义。
[0027]本专利技术采用烧结锻造工艺制备高性能铝硅合金锻件，首先制备表面洁净且具有高活性的超细铝硅合金粉；再通过烧结锻造技术实现超细铝硅合金粉体的快速烧结及锻造成型。本专利技术采用了高能球磨技术，通过调控球磨制粉工艺及过程控制剂制备出超细、表面洁净且具备高活性的铝硅合金粉体，由于过程控制剂的作用，使得超细铝硅合金粉表面产生的活性和洁净度可暂时得到保护，解决了超细、高活性铝硅合金粉在空气环境下制备、储存和运输的技术难题，为下一步的快速烧结和锻造变形提供了基础条件。本专利技术通过烧结锻造技术完成超细铝硅合金粉压力下的快速烧结及金属流体变形、流动和充模过程，同步实现了粉体烧结和烧结体锻造变形，最终获得高致密、高力学性能的铝硅合金锻件，工艺简单高效，如图2所示。
[0028]现有技术中，粉体锻造产品必须预先进行单独长时间的烧结，才能进行后续锻造，
工艺较为繁琐，如图1所示。本专利技术通过高能球磨技术，实现高活性、超细铝硅均匀粉体的制备；通过锻造烧结技术，获得高力学性能的铝硅合金锻件。
附图说明
[0029]图1为现有技术中粉体锻造的工艺流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例中烧结锻造的工艺流程图；
[0031]图3为本专利技术实施例1制备的铝硅锻件的断面SEM图；
[0032]图4为本专利技术实施例1制备的铝硅锻件中机体铝的断面SEM图。
具体实施方式
[0033]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能铝硅合金锻件的制备方法，包括：将铝粉和硅粉进行高能球磨，得到混合粉体；将所述混合粉体进行等静压成型，得到预制坯；将所述预制坯预热后进行锻造烧结，得到高性能铝硅合金锻件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉体的成分为：12～25wt％的硅；余量为铝。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨过程中加入控制剂；所述控制剂选自乙醇；所述控制剂的加入量为每克混合粉体加入28～48微升的控制剂。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨的过程中球料比选自(10～12)：1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨的时间选自28～35h。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琳，徐畅，乔竹辉，汤华国，柳京涛，张友健，姬朋飞，张绪圭，
申请(专利权)人：烟台辉华金属科技有限公司山东鲁电线路器材有限公司，
类型：发明
国别省市：